分析 (1)当外阻等于内阻时功率最大,由此明确滑动变阻器的接入电阻,再由闭合电路欧姆定律求得电流,最后求出各电阻消耗的功率以及电源的效率;
(2)当R1的电阻值等于内电阻和R2的电阻的和时,R1上的功率最大,求出此时的滑动变阻器阻值,再由闭合电路欧姆定律示得电流,即可求得此时功率.
解答 解:(1)因内阻为5Ω,当外阻等于内阻时功率最大,则即外阻为R外=5Ω=R2;所以此时滑动变阻器阻值为0;
此时电源的输出功率为:Pmax=I2R2=${(\frac{E}{{R}_{2}+r})}^{2}{R}_{2}$=($\frac{8}{5+5}$)2×5=3.2W;
此时滑动变阻器阻值为0,所以消耗的功率为0,而R2消耗的功率等于电源的输出功率,即3.2W
此时电源消耗的电功率:${P}_{总}=EI=\frac{{E}^{2}}{{R}_{2}+r}=\frac{{8}^{2}}{5+5}=6.4$W
电源的效率:η=$\frac{{P}_{max}}{{P}_{总}}$×100%=$\frac{3.2}{6.4}$×100%=50%
(2)同理,要使滑动变阻器上获得最大电功率,R1应等于电源的内阻与R2的和;由于R1的电阻小于电源的内阻与R2的和,可知R1的电阻值越大,消耗的电功率越大,即R1=8Ω时滑动变阻器上获得最大电功率.此时:
${P}_{R1}=(\frac{E}{{R}_{1}+{R}_{2}+r})^{2}•{R}_{1}$=$(\frac{8}{8+5+5})^{2}×8$=1.58W
答:(1)要使电源的输出功率最大,R1应取阻值为0;此时输出功率是3.2W;R1上的电功率是0,R2上的功率是3.2W;电源的效率是50%;
(2)要使滑动变阻器上获得最大电功率,R1应是取8Ω;此时R1消耗的功率为1.58W.
点评 本题考查闭合电路欧姆定律及功率公式,要注意电源最大输出功率的表达式及其结论的应用.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 物体B受到5个力的作用 | |
B. | 物体A向右运动的加速度为1m/s2 | |
C. | 物体B受到地面的摩擦力是13.5N | |
D. | 物体B受到地面的摩擦力是静摩擦力,若外力F增大到一定程度,则物体B可以运动 |
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 电动机输出最大功率为2.25W | |
B. | 电源的最大输出功率为4.5W | |
C. | 电动机输出最大功率时电源输出功率也最大 | |
D. | 若将电动机改为范围足够大的滑动变阻器,电源可输出得最大功率为4.5W |
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 1:$\sqrt{3}$ | B. | $\sqrt{3}$:1 | C. | 1:2 | D. | 2:1 |
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