第07講 電能及閉合電路歐姆定律（解析版）-2024-2025學(xué)年高二物理上學(xué)期中期末復(fù)習(xí)精細(xì)講義

第07講電能及閉合電路歐姆定律——劃重點之高二期中期末復(fù)習(xí)精細(xì)講義考點1閉合電路歐姆定律考點2電路中的能量轉(zhuǎn)化考點3含電動機電路的功率計算考點4電源功率及效率考點1：閉合電路歐姆定律1.電動勢(1)電源：電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能的裝置．(2)電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E＝eq\f(W,q).(3)電動勢的物理含義：電動勢表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓．2.電源的內(nèi)阻和容量(1)電源的內(nèi)阻：電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻叫內(nèi)阻，可通過電源的串、并聯(lián)改變電源的電動勢和內(nèi)阻。(2)電池的容量：電池放電時能輸出的總電荷量叫電池的容量，其單位是A·h或mA·h.比如，1A·h表示電池若以1A的電流為用電器供電，可以工作1h,若以1mA的電流為用電器供電，可工作1000h.(3)對同一種電池來說，體積越大，電池的容量越大，內(nèi)阻越??；使用時間越長，內(nèi)阻越大。3.閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電阻之和成反比．(2)公式：I＝eq\f(E,R＋r)(只適用于純電阻電路)．(3)其他表達(dá)形式①電勢降落表達(dá)式：E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋I(xiàn)r.②能量表達(dá)式：EI＝UI＋I(xiàn)2r.4.閉合電路的歐姆定律的表達(dá)形式表達(dá)式物理意義適用條件I＝eq\f(E,R＋r)電流與電源電動勢成正比，與電路總電阻成反比純電阻電路E＝I（R＋r）①E＝U外＋I(xiàn)r②E＝U外＋U內(nèi)③電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和①式適用于純電阻電路；②③式普遍適用EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt④W＝W外＋W內(nèi)⑤電源提供的總能量等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和④式適用于純電阻電路，⑤式普遍適用3．路端電壓與外電阻的關(guān)系一般情況U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，當(dāng)R增大時，U增大特殊情況①當(dāng)外電路斷路時，I＝0，U＝E②當(dāng)外電路短路時，I短＝eq\f(E,r)，U＝0【典例1】如圖所示，電源電動勢E=6V，內(nèi)電阻r=1Ω，小燈泡L標(biāo)有“2V

4W”，當(dāng)調(diào)節(jié)可變電阻A．流過小燈泡的電流I=1B．電源的路端電壓為2VC．可變電阻R此時的阻值為2ΩD．可變電阻R此時消耗的功率為4W【答案】D【詳解】A．小燈泡正常發(fā)光，則流過小燈泡的電流I=故A錯誤；B．電源的路端電壓U故B錯誤；C．可變電阻R此時的阻值為R=故C錯誤；D．可變電阻R此時消耗的功率為P=故D正確。故選D?！镜淅?】某電路如圖所示，其中四個電阻阻值相等，電壓表可視為理想電壓表，電池E內(nèi)阻可忽略。開關(guān)S斷開時，電壓表示數(shù)為U1；閉合開關(guān)S后，電壓表示數(shù)為U2，U1A．35 B．12 C．25【答案】A【詳解】當(dāng)開關(guān)S斷開時，等效電路圖如圖所示電路總阻值R則干路電流I=電壓表的示數(shù)U解得U當(dāng)開關(guān)S閉合時，等效電路圖如圖所示電路總阻值R則干路電流I電壓表的示數(shù)U電壓表讀數(shù)的比值為U故選A。【典例3】工程師對某款新能源汽車的直流蓄電池進(jìn)行性能測試，測試過程中系統(tǒng)輸出的PI2?1I圖像如圖，其中PA．該蓄電池的電動勢為24V B．該蓄電池的內(nèi)阻為2C．該蓄電池的短路電流為12A D．該蓄電池輸出功率最大時電流為12A【答案】D【詳解】AB．設(shè)該蓄電池的電動勢為E，蓄電池的內(nèi)阻為r，則P=EI?變形可得P結(jié)合圖像可知，該蓄電池的內(nèi)阻為r=0.5該蓄電池的電動勢為E=故AB錯誤；C．該蓄電池短路時，電流最大，最大電流為I故C錯誤；D．輸出功率為P=EI?其中I≤24AI=時，輸出功率最大。故D正確。故選D?！镜淅?】如圖所示，電流表和電壓表均為理想電表，電容器的電容C=6μF，定值電阻R1=3Ω，R2=5(1)電源內(nèi)阻r。(2)電容器帶的電荷量。(3)將開關(guān)S斷開，通過R2【答案】(1)2Ω(2)1.8×(3)1.8×【詳解】（1）開關(guān)S閉合一段時間后，電流表的讀數(shù)為0.6A，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I解得r=2（2）開關(guān)S閉合一段時間后，定值電阻R2U根據(jù)電容的定義式有C=解得Q（3）將開關(guān)S斷開后，電容器對定值電阻R2放電，結(jié)合上述可知，通過RQ【典例5】如圖所示的電路中，R1=2Ω(1)電阻R3(2)電源電動勢E和內(nèi)阻r的值。【答案】(1)R(2)E=6V，r=2Ω【詳解】（1）S閉合時，R2兩端電壓U2=I2R2=1.2V所以，R1兩端電壓為U1=U－U2=2.4V流過R1的電流I流過電阻R3的電流I3=I1－I2=0.6A所以電阻R3的阻值R（2）由閉合電路歐姆定律，當(dāng)S閉合時E=U＋I(xiàn)1r當(dāng)S斷開時E=I(代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得E=6V，r=2Ω考點2：電路中的能量轉(zhuǎn)化1.電功：電路中電場力移動電荷做的功．表達(dá)式為.2.電功率：單位時間內(nèi)電流做的功．表示電流做功的快慢．表達(dá)式為.3.焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比．表達(dá)式為Q＝I2Rt.4.熱功率：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量．表達(dá)式為P＝eq\f(Q,t).5.純電阻電路和非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻，電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能除內(nèi)能外，還把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能能量轉(zhuǎn)化情況電功熱功關(guān)系W=QW＞Q,W=Q+E其他電功率熱功率關(guān)系P=P熱P＞P熱,P=P熱+P其他歐姆定律是否成立成立，有U=IR，不成立，有U＞IR，元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈等電動機、電解槽等【典例6】如圖，一充電器對鋰電池充電電路圖，已知輸出電壓U=3.0V，輸出電流為I=100mA，鋰電池的內(nèi)阻r=2ΩA．有18J的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．充電過程中電流做的功為18JC．該過程中鋰電池產(chǎn)生的熱量為1.2JD．該過程中有16.8J的化學(xué)能儲存在鋰電池中【答案】A【詳解】B．充電過程中電流做的功為W=UIt=3.0×0.1×60故B正確，不滿足題意要求；C．該過程中鋰電池產(chǎn)生的熱量為Q=故C正確，不滿足題意要求；AD．根據(jù)能量守恒定律有UIt=解得E可知，有16.8J的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，即該過程中有16.8J的化學(xué)能儲存在鋰電池中，故A錯誤，滿足題意要求；D正確，不滿足題意要求。故選A。【典例7】下圖是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的簡化電路圖，它主要由電動機M和電熱絲R構(gòu)成。當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2后，電動機驅(qū)動風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220V，吹冷風(fēng)時的功率為120W，吹熱風(fēng)時的功率為1000W。關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是（）A．電熱絲的電阻為55B．電動機的電阻為1210C．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒消耗的電能為1000JD．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機每秒消耗的電能為1120J【答案】A【詳解】A．吹熱風(fēng)時電熱絲消耗的功率為P=1000W-120W=880W，又由P=可得電熱絲的電阻為R=故A正確；B．由于不知道電動機線圈的發(fā)熱功率，所以電動機線圈的電阻無法計算，故B錯誤；C．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒鐘消耗的電能為880J，故C錯誤；D．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機每秒鐘消耗的電能為120J，故D錯誤；故選A。【典例8】如下圖所示，A、B兩燈泡額定電壓都為110V，額定功率PA=100WA． B．C． D．【答案】C【詳解】根據(jù)公式P=UR燈泡B的電阻RA．選項A圖是燈泡A和燈泡B串聯(lián)，然后接到220V的電源上，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知燈泡B兩端的電壓大于110V，所以不能使兩燈泡均正常發(fā)光，故A錯誤；B．圖是燈泡A和可變電阻R并聯(lián)后又和燈泡B串聯(lián)，燈泡要想正常工作，必須滿足燈泡A與可變電阻R并聯(lián)后和燈泡B的電阻相等；但并聯(lián)電路中，總電阻小于任何一個分電阻，所以此電路中燈泡A和燈泡B也不能正常工作，故B錯誤；CD．選項C圖中是燈泡B和可變電阻R并聯(lián)后又和燈泡A串聯(lián)，燈泡要想正常工作，必須滿足燈泡B與可變電阻R并聯(lián)后和燈泡A的電阻相等，所以可以使燈泡A和燈泡B正常工作，可得整個電路消耗的總功率為P選項D圖中是燈泡A和燈泡B并聯(lián)后又與可變電阻R串聯(lián)，燈泡要想正常工作，必須滿足燈泡A與燈泡B并聯(lián)后和可變電阻R的阻值相等，所以可以使A、B燈泡均正常發(fā)光，此時整個電路消耗的電功率為P顯然，選項C中電路消耗的總功率最小，故C正確，D錯誤。故選C?！镜淅?】（多選）如圖所示，有一個半徑為r的金屬球遠(yuǎn)離其他物體，通過電阻R與大地相連。電子束從遠(yuǎn)處以速度v落到球上且不反彈，在各物理量達(dá)穩(wěn)定后每秒有n個電子落到球上。已知電子的質(zhì)量為m，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是（

）A．通過電阻的電流大小為neB．通過電阻的電流方向由金屬球流向大地C．若以地面為零電勢，則球的電勢為φ=neRD．每秒鐘金屬球產(chǎn)生的熱量為nm【答案】AD【詳解】AB．穩(wěn)定之后，落到球面上的電子數(shù)應(yīng)等于通過電阻流到地面上的電子數(shù)，則電流強度I=ne方向由大地流向金屬球，故A正確，B錯誤；C．因為電阻R兩端的電壓為neR，若以地面為零電勢，則球的電勢為φ=?neR故C錯誤；D．設(shè)每秒有n個電子落到球上，這些電子的總動能E在電阻器上轉(zhuǎn)化為熱的功率P=由能量守恒定律，單位時間內(nèi)球產(chǎn)生的熱量Q=故D正確。故選AD。【典例10】如圖所示的電路，電源兩端電壓保持不變，R1=20Ω。當(dāng)閉合開關(guān)S1、S3，斷開S2時，電流表的示數(shù)為0.3A；當(dāng)閉合開關(guān)S（1）求兩端電源電壓；（2）求電阻R2（3）當(dāng)閉合S1，斷開S2、S3時，電路消耗的電功率為P1；閉合S2，斷開S1、S3（4）求整個電路消耗的最大和最小電功率。【答案】（1）6V；（2）5Ω；（3）10Ω；（4）9W，1.2W【詳解】（1）因為電源兩端的電壓保持不變，當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2，斷開S2時，R3被短路，R2U=（2）當(dāng)閉合開關(guān)S2、S3，斷開S1時，電阻R3被短路，R（3）閉合S1，斷開S2、S3時，電阻R2支路為斷路，此時P閉合S2，斷開S1、S3時，電阻R1支路為斷路，此時P又因為P1R（4）因為電源兩端的電壓保持不變，所以整個電路中的電壓都是不變的，根據(jù)P=可知，電路中電阻最大的時候就是電路功率最小的時候，根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻總是大于其中任一電阻，并聯(lián)電路的總電阻總是小于其中最小的電阻的規(guī)律可知，當(dāng)R1、RP當(dāng)R1、RP考點3：含電動機電路的功率計算電動機模型如圖所示，電動機由線圈電阻和其他元件組成.電動機正常工作時，部分電壓加在線圈電阻上，大部分電壓加在其他元件上用來將電能轉(zhuǎn)化為機械能，此時電路為非純電阻電路；電動機通電但不工作時，電壓全部加在線圈電阻上，此時電路為純電阻電路電動機的特性電動機是一種非純電阻用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能，在電路計算中，歐姆定律不再適用輸入功率電動機消耗的功率即總功率P總=UI輸出功率電動機做有用功的功率，如圖所示，P出=mgv(設(shè)重物勻速上升)熱功率電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時要發(fā)熱，熱功率功率關(guān)系P總=P出+P熱電動機的效率【典例11】（多選）如圖所示是某型號電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動機M和電熱絲R構(gòu)成。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220V，吹冷風(fēng)時的功率為120W，吹熱風(fēng)時的功率為1000W，關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是（）A．電熱絲的電阻為55ΩB．若S1、SC．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機每秒鐘消耗的電能為120JD．電動機工作時輸出的機械功率為120W【答案】AC【詳解】A．電動機和電熱絲并聯(lián)，當(dāng)吹熱風(fēng)時，電熱絲消耗的功率P=由P=UR=故A正確；B．若S1、SC．當(dāng)吹熱風(fēng)時，電動機消耗的電功率仍為120W，故每秒鐘消耗的電能為120J，故C正確；D．電動機工作時的輸入功率為吹冷風(fēng)時的功率，即為120W，由于電動機內(nèi)部線圈有電阻，會產(chǎn)生一定的熱功率，可知電動機工作時輸出的機械功率小于120W，故D錯誤。故選AC。【典例12】如圖所示，電源電動勢E=3V，小燈泡L標(biāo)有“2V、0.4W”，開關(guān)S接l，當(dāng)變阻器調(diào)到R=4Ω時，小燈泡L正常發(fā)光；現(xiàn)將開關(guān)S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作。則（）A．電路中的電流約為0.21AB．電動機的內(nèi)阻為4ΩC．電動機正常工作電壓為1VD．電源效率約為93.3%【答案】D【詳解】A．由于小燈泡與電動機串聯(lián)，此時二者均正常工作，故電路中的電流與通過燈泡的電流相等，則有IA錯誤；BC．設(shè)電源的內(nèi)阻為r，當(dāng)開關(guān)S接l，則有E=解得r=1現(xiàn)將開關(guān)S接2，電動機分擔(dān)的電壓U電動機工作時，有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故其內(nèi)阻RBC均錯誤；D．電源的效率η=D正確。故選D?！镜淅?3】某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，水以v0=15m/sA．每秒水泵對水做功為75JB．每秒水泵對水做功為225JC．水泵輸入功率為400WD．電動機線圈的電阻為5Ω【答案】C【詳解】AB．每秒噴出水的質(zhì)量為m0W=故AB錯誤；C．水泵的輸出能量轉(zhuǎn)化為水的機械能，則P所以水泵的輸入功率PC正確；D．電動機的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率，則電動機的機械功率為P而電動機的電功率P=UI=故電動機的熱功率P又因為P解得線圈的電阻r=10D錯誤。故選C?！镜淅?4】直流電動機在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，但是電動機啟動瞬間，轉(zhuǎn)子還未轉(zhuǎn)動，電動機的啟動電流很大。為了減小啟動電流，保護(hù)用電器，如圖所示，將一線圈電阻為rM的電動機與電阻箱串聯(lián)后接在電源電動勢E=8V，內(nèi)阻r=1Ω的電源兩端，電壓表可以視為理想表，現(xiàn)利用電動機豎直向上牽引一質(zhì)量為m=0.1kg的物體，已知重力加速度為g=10m/s2。調(diào)節(jié)電阻箱至A．電動機的線圈電阻rB．電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時，其輸入電壓為4VC．電動機轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時，其輸出功率為6WD．調(diào)節(jié)電阻箱至R=17Ω【答案】A【詳解】電動機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定時，輸出功率P電阻箱的電壓U=3.4VI=內(nèi)阻的分壓為U則電動機的輸入電壓為U由P可得電動機的內(nèi)阻r電動機啟動時，轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動，電動機為純電阻元件，啟動電流為I=故選A?！镜淅?5】如圖所示為直流電動機提升重物裝置，電動機的內(nèi)阻一定，閉合開關(guān)K，當(dāng)把它接入電壓為U1=0.2V的電路時，電動機不轉(zhuǎn)，測得此時流過電動機的電流是I1=0.5（1）電動機線圈的電阻r；（2）當(dāng)U2（3）如果重物質(zhì)量m=1.0kg，當(dāng)U2=4.0V時電動機提升重物的速度大小是多少?（【答案】（1）0.4Ω；（2）3.6W；（3）【詳解】（1）電動機不轉(zhuǎn)時，此時電動機為純電阻元件，則r=（2）電動機正常工作時消耗的功率為P=電動機正常工作時線圈電阻損耗的功率為P電動機正常工作時輸出功率為P（3）勻速提升時，拉力等于重力，即F=mg=10由電動機的輸出功率P可得提升重物的速度為v=考點4：電源功率及效率1.電源的總功率電源的功率P電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也稱為電源的總功率（電源的輸入功率）計算式①任意電路：P總＝IE＝IU外＋I(xiàn)U內(nèi)＝P出＋P內(nèi)；②純電阻電路：2.電源內(nèi)部消耗的功率：電源內(nèi)阻的熱功率也稱為電源的損耗功率計算式P內(nèi)＝I2rP內(nèi)＝I2r＝U內(nèi)I＝P總－P出3.電源的輸出功率電源輸出功率P外電路上消耗的功率計算式①任意電路：P出＝UI＝EI－I2r＝P總－P內(nèi)②純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)（只適用于外電路為純電阻的電路）4.功率分配關(guān)系：閉合電路上功率分配關(guān)系P＝P外＋P內(nèi)普遍適用EI＝UI＋I(xiàn)2r只適用于外電路為純電阻的電路EI＝I2R＋I(xiàn)2r5.純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系：當(dāng)R=r時，P出有最大值，即,此時路端電壓,電流R＝r電源的輸出功率最大，為Pm＝eq\f(E2,4r)R＞r隨著R的增大輸出功率越來越小R＜r隨著R的增大輸出功率越來越大P出＜Pm每個輸出功率對應(yīng)兩個可能的外電阻R1和R2，且R1R2＝r26.電源的效率電源的效率輸出功率與總功率的比值計算式任意電路η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路η＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%注意①在純電阻電路中R越大，η越大；當(dāng)R＝r時，電源有最大輸出功率，效率僅為50%。外電阻越大，電源的效率就越高；②輸出功率與效率是兩個不同的概念，其變化規(guī)律并不相同，特別要注意，純電阻電路中當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻而輸出功率最大時，效率并非很大，此時效率η＝eq\f(R,R＋r)×100%＝50%7.等效電源法若在電路中除可變電阻外，只有定值電阻，則在分析此可變電阻消耗功率的變化情況時，利用等效電源更簡便。串聯(lián)等效電源法將定值電阻R1和電源看成一個等效電源，圖中等效電源的電動勢E′=E,內(nèi)阻r′=R1+r并聯(lián)等效電源法將定值電阻R1和電源看成一個等效電源，圖中等效電源的電動勢,內(nèi)阻【典例16】如圖所示，電路中電源為一節(jié)電動勢為E=4V，內(nèi)阻為r=1Ω的干電池，保護(hù)電阻R0=3Ω，滑動變阻器Rp，阻值范圍為0-10Ω。關(guān)于該電路，下列說法正確的是（

）A．保護(hù)電阻的最大功率為2WB．滑動變阻器最大功率為1WC．電源最大輸出功率4WD．滑動變阻器阻值由0增大到10Ω的過程，電源的輸出功率先增大后減小【答案】B【詳解】A．保護(hù)電阻的最大功率為P由歐姆定律有I=可知當(dāng)滑動變阻器電阻最小時，電流達(dá)到最大值，有I聯(lián)立解得P故A錯誤；B．滑動變阻器消耗的功率為P當(dāng)R得滑動變阻器最大功率為P故B正確；C．電源輸出功率為P理論上R外R所以外電阻越小，電源輸出功率越大，故當(dāng)R電源輸出功率最大，有P故C錯誤；D．因為電源的輸出功率為P理論上R外R所以滑動變阻器阻值由0增大到10Ω的過程，電源的輸出功率一直減小，故D錯誤。故選B?！镜淅?7】如圖所示，電源電動勢E＝16V，內(nèi)阻r＝4Ω，R0＝1Ω，直流電動機內(nèi)阻R′0＝1Ω。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1時可使圖甲中電路中R1消耗的功率最大；調(diào)節(jié)R2時可使圖乙中電路的輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作（額定輸出功率為P0＝2W），則R1和R2連入電路中的阻值分別為（）A．3Ω、3Ω B．5Ω、3Ω C．5Ω、2.5Ω D．3Ω、2.5Ω【答案】C【詳解】對于電路甲，根據(jù)閉合電路歐姆定律I=則R1消耗的功率為P當(dāng)R1=r+R0對于電路乙P根據(jù)閉合電路歐姆定律U將E=16V，r=4Ω，R0'故選C?！军c睛】對于電功率的計算，一定要分析清楚是不是純電阻電路，對于非純電阻電路，總功率和發(fā)熱功率的計算公式是不一樣的?！镜淅?8】（多選）如圖所示，R=3Ω，R0為最大阻值是5Ω的滑動變阻器，EA．R0B．R0=4ΩC．R0D．R0【答案】BD【詳解】AB．電源的輸出功率P=由于R=3則有R根據(jù)數(shù)學(xué)對勾函數(shù)的規(guī)律可知，當(dāng)R0B．R0P由于R0為最大阻值是5Ω，大于R+r=4Ω，根據(jù)數(shù)學(xué)對勾函數(shù)的規(guī)律可知，當(dāng)RC．電源的效率η=可知，隨R0的減小，電源的效率減小，即R故選BD?！镜淅?9】（多選）如圖所示的電路中，電源電動勢E=8V，內(nèi)阻r=1Ω，定值電阻R1=9Ω，R2=10Ω，R3=5Ω；滑動變阻器R4的取值范圍為0~15Ω。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使R4取不同的阻值接入電路，則下列說法正確的是（）A．定值電阻R1消耗的最大功率為3.24WB．電源內(nèi)阻消耗的功率的最小值為0.5WC．R4=10Ω時，R4消耗的功率最大D．R4=15Ω時，電源的效率最高【答案】ACD【詳解】A．定值電阻R1消耗的最大功率在干路電流最大時取得，可知R4R由閉合電路歐姆定律得干路電流為I定值電阻R1消耗的最大功率為P故A正確；B．根據(jù)電功率表達(dá)式可知當(dāng)電源內(nèi)阻消耗的功率最小時，干路總電流最小，對應(yīng)的外電阻最大，故當(dāng)R4R由閉合電路歐姆定律得干路電流為I電源內(nèi)阻消耗的功率的最小值為P故B錯誤；C．為求滑動變阻器R4易知，等效電源的等效電動勢E′=4V，等效內(nèi)阻r′P可知當(dāng)R4=r′P故C正確；D．由于電源效率為η=顯然，當(dāng)總的外電阻R外最大時，η取得最大值，此時R故選ACD?！镜淅?0】如圖所示的電路中，所用電源的電動勢E=4V，內(nèi)電阻r=1Ω，電阻R1在0~10Ω范圍內(nèi)可調(diào)。已知R2=6Ω，R3=3Ω，求：(1)為了使A、B之間電路的電功率在開關(guān)S接通時能達(dá)到最大值，應(yīng)將R1的阻值調(diào)到多大？這時A、B間消耗的最大電功率是多少？(2)為了使R1的功率達(dá)到最大值，應(yīng)將開關(guān)S接通還是斷開，最大電功率是多少？【答案】(1)R1=0，3.556W(2)開關(guān)S接通，43W【詳解】（1）開關(guān)接通時，A、B之間的總電阻R為一定值，所以只有當(dāng)R1=0時，總電流最大，A、B之間的電功率才最大，則有I=則A、B間消耗的最大電功率是P（2）開關(guān)接通時，A、B之間的總電阻R23=2Ω為定值，當(dāng)R1=R23+r=3Ω時，R1電功率最大，則有P開關(guān)斷開時，A、B之間的總電阻R2=6Ω為定值，當(dāng)R1=R2+r=7Ω時，R1電功率最大，則有P綜上，S接通時最大R1電功率最大，最大為43W一、單選題1．如圖所示是某種手機電池外殼上的文字說明，則下列說法正確的是（

）A．該電池的容量為0.7CB．該電池待機時的平均工作電流約為14.58mAC．mA?D．該電池通過靜電力做功將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能【答案】B【詳解】A．該電池的容量為Q=700mA選項A錯誤；B．該電池待機時的平均工作電流約為I=選項B正確；C．mA?D．該電池通過非靜電力做功將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，選項D錯誤。故選B。2．在下圖所示的電路中，電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為3個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后，下列判斷正確的是（）A．燈泡L1的電阻為15B．通過燈泡L1的電流為通過燈泡L2的電流的2倍C．燈泡L1消耗的電功率為0.35WD．燈泡L2消耗的電功率為0.30W【答案】D【詳解】AC．當(dāng)開關(guān)S閉合后，由于電源內(nèi)阻不計，則燈泡L1的電壓為3.0V，由小燈泡的伏安特性曲線可知此時電流為0.25A，則燈泡L1的電阻為R燈泡L1P故AC錯誤；B．由電路圖可知，燈泡L1兩端的電壓為3V，燈泡L2兩端的電壓為1.5V，由小燈泡的伏安特性曲線可知，此時燈泡L1電流為0.25A，，燈泡L2的電流為0.20A，可知通過燈泡L1的電流不是通過燈泡L2的電流的2倍，故B錯誤；D．燈泡L2兩端的電壓為1.5V，電流為0.20A，則燈泡L2消耗的電功率為P故D正確。故選D。3．如圖所示，電動機M的內(nèi)阻是0.6Ω，電阻R=10Ω，直流電壓U=160V，理想電壓表示數(shù)110V，以下判斷A．電動機通過的電流為5A B．電動機消耗的電功率為C．電動機輸出的機械功率為150W D．電動機工作1分鐘所產(chǎn)生的熱量為【答案】C【詳解】A．直流電壓U=160V，理想電壓表示數(shù)110V，則將在RI=故A正確，不滿足題意要求；B．電動機消耗的電功率為P=故B正確，不滿足題意要求；C．電動機輸出的機械功率為P故C錯誤，滿足題意要求；D．電動機工作1分鐘所產(chǎn)生的熱量為Q=故D正確，不滿足題意要求。故選C。4．如圖所示，電路中通過R1的電流是4A，已知R1=3Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，則下列說法正確的是（）A．電路的總電阻是6ΩB．通過三電阻的電流之比是3:2:2C．三電阻兩端的電壓之比為3:2:1D．三電阻消耗的電功率之比為9:4:2【答案】D【詳解】A．電路的總電阻為R=故A錯誤；B．設(shè)通過R2、R3的電流分別為I2I1=聯(lián)立解得I2=則通過三電阻的電流之比為I故B錯誤；C．三電阻兩端的電壓之比為U故C錯誤；D．三電阻消耗的電功率之比為P故D正確。故選D。5．如圖所示的電路中；當(dāng)滑動變阻器滑片B在圖示位置時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為1.6V、0.4A，當(dāng)滑動變阻器滑片B從圖示位置向右滑到另一位置時，它們的示數(shù)各改變了0.1V和0.1A，則（）A．此時電壓表示數(shù)為1.7V B．電源的電動勢為3VC．電源的內(nèi)阻為4Ω 【答案】D【詳解】ABC．向右滑則總電阻變小，電流增加，則電壓減小，此時電壓表示數(shù)為1.5V，由閉合電路歐姆定律E=U+Ir得E=1.6+0.4rE=1.5+0.5r聯(lián)立解得r=1Ω，E故ABC錯誤；D．電源的輸出功率為P=UI=1.5×0.5W=0.75W故D正確；故選D。6．將一電源、定值電阻R0=1Ω及電阻箱連成如圖甲所示的閉合回路，閉合開關(guān)后調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，測得電阻箱功率與電阻箱讀數(shù)變化關(guān)系曲線如圖乙所示，則下列說法中正確的是（）A．該電源電動勢為9V B．該電源內(nèi)阻為2ΩC．調(diào)整R，電源最大輸出功率為9W D．電阻箱功率最大時電源效率為50%【答案】B【詳解】B．由圖乙可得電阻箱電阻R=3Ω時，功率P=3W，此時電阻箱阻值等于定值電阻和電源內(nèi)阻之和，解得r=R?故B正確；A．電阻箱電阻R=3Ω時，根據(jù)P=可得此時電路電流為I=1根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=I解得E=6故A錯誤；C．調(diào)整R，電源輸出功率P=因此可知外電阻等于電源內(nèi)阻時，電源輸出功率最大，所以當(dāng)電阻箱電阻R=1Ω時，電源輸出功率最大P=故C錯誤；D．電阻箱功率最大時電源效率η=故D錯誤。故選B。7．隨著我國機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，仿生機器人關(guān)節(jié)電動機需求量越來越大。小明同學(xué)拆下一個類似舊電動機，測得電動機的繞線電阻R0=1Ω，上面標(biāo)注工作電壓“8V-12V”，然后把此電動機接入如圖所示電路，電路中電源電動勢E=12V，內(nèi)阻r=1Ω，標(biāo)有“8V，16W”字樣的燈泡L恰能正常發(fā)光，則（）A．電動機的輸出功率12WB．通過電源的電流為10AC．電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為67%D．若電動機的轉(zhuǎn)子被卡住電動機消耗的功率變?yōu)?4W【答案】A【詳解】AB．干路電流為I=電動機電流為I則電動機輸出功率為PA正確，B錯誤；C．電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為η=C錯誤；D．若電動機的轉(zhuǎn)子被卡住，則視電動機為純電阻，燈泡阻值為R燈泡與電動機并聯(lián)的阻值為R此時電動機兩端電壓為U電動機消耗的功率為PD錯誤。故選A。8．如圖所示，電源的電動勢E=15V，內(nèi)阻r=1Ω，定值電阻R=8Ω，M是電動機，其線圈電阻R'=1Ω，電動機正常工作時，理想電壓表示數(shù)為6V，則下列說法錯誤的是（）A．通過電源的電流為1.5AB．定值電阻R兩端的電壓為8VC．電動機的輸出功率為5WD．電源的效率約為93.3%【答案】A【詳解】A．設(shè)理想電壓表示數(shù)為U，電路中電流為I，由閉合電路歐姆定律得E=U+I(R+r)可得I=E?U則通過電源和電動機的電流為1A，故A錯誤；B．根據(jù)歐姆定律可知定值電阻R兩端的電壓為UR故B正確；C．電動機消耗的電功率為P=UI=6W電動機的發(fā)熱功率為P熱故電動機的輸出功率為P出故C正確；D．電源的效率為η=故D正確．本題選擇錯誤選項；故選A。9．如圖所示，電路中燈泡均正常發(fā)光，阻值分別為R1=1Ω，R2=3Ω，A．R1 B．R2 C．R3【答案】B【詳解】由電路圖可知R3與R4串聯(lián)后與R2并聯(lián)，再與R1串聯(lián)。并聯(lián)電路部分的等效電阻為R由閉合電路歐姆定律可知，干路電流即經(jīng)過R1的電流為I并聯(lián)部分各支路電流大小與電阻成反比，則II四個燈泡的實際功率分別為PPPP故四個燈泡中功率最大的是R2。故選B。10．現(xiàn)有標(biāo)有“110V

40W”的燈泡L1和標(biāo)有“110V

100W”的燈泡L2及一只最大阻值為500Ω的滑動變阻器R，將它們接在220V的電路中，在如圖所示的幾種接法中，為了保證兩個燈泡可以正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【詳解】A．L1（110V

40W）和L2（110V

100W）的額定電壓相同，由P=可知R1>R2由串聯(lián)電路電流相等，兩燈的電壓不相等，可知圖中L1、L2一定不會同時正常發(fā)光，故A錯誤；D．圖中燈L2與滑動變阻器并聯(lián)，總電阻小于L2的電阻，所以燈L2兩端的電壓小于燈L1兩端的電壓，圖中L1、L2一定不會同時正常發(fā)光，故D錯誤；BC．并聯(lián)電路電壓相等特點可知圖B中L1、L2可以相等，兩燈可以正常發(fā)光；圖C中L1與滑動變阻器并聯(lián)，總電阻小于L1的阻值，可能與L2的阻值相等，但B中P總＝2（P1＋P2）C中P所以P所以消耗功率最小的電路是C圖電路，故B錯誤，C正確。故選C。11．如圖甲所示，電源電動勢E=6V，閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片C從A端滑至B端的過程中，得到電路中的一些物理量的變化如圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示。其中圖Ⅰ為輸出功率與路端電壓的關(guān)系曲線，圖Ⅱ為路端電壓與總電流的關(guān)系曲線，圖Ⅲ為電源效率與外電路電阻的關(guān)系曲線，不考慮電表、導(dǎo)線對電路的影響。則下列關(guān)于圖中a、b、c、dA．a(chǎn)0.6A,4.5V B．b4V【答案】C【詳解】由題圖乙可知短路電流為I由I短r=電源的效率最大時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，由題圖丙可知電源的最大效率為η=80由η=解得R=8當(dāng)輸出功率達(dá)到最大時，外電路電阻R此時路端電壓為U故可得b點對應(yīng)的電壓U1P則b點坐標(biāo)為3V,4.5W；滑動變阻器的滑片在最右端B時，分別對應(yīng)c、aR=8則I2=此時UP所以a點的坐標(biāo)為0.6A,4.8V，c點的坐標(biāo)為4.8V,2.88故選C。二、多選題12．如圖所示，兩段長度和材料相同、各自粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線a、b串聯(lián)連接在電路中，橫截面積之比Sa:SA．兩導(dǎo)線電阻之比為2:3 B．兩導(dǎo)線中的電場強度之比為2:3C．兩導(dǎo)線的焦耳熱功率之比為3:2 D．自由電子在兩