《2020年高考物理一輪復習 熱點題型歸納與變式演練 專題21 電學基本規(guī)律的應用（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020年高考物理一輪復習 熱點題型歸納與變式演練 專題21 電學基本規(guī)律的應用（含解析）（19頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題21 電學基本規(guī)律的應用 【專題導航】 目錄 熱點題型一 電路的動態(tài)分析 1 阻值變化下的動態(tài)分析 2 電路結構變化下的動態(tài)分析 4 含容電路的動態(tài)分析 4 電路故障的分析 5 熱點題型二 對閉合電路歐姆定律的理解和應用 7 閉合電路歐姆定律的計算 7 電源與電阻U－I圖象的對比 8 熱點三　電功　電功率　電熱　熱功率 9 熱點題型四 電源的功率和效率 11 電源輸出功率的極值問題的處理方法 12 【題型演練】 14 【題型歸納】 熱點題型一 電路的動態(tài)分析 1．解決電路動態(tài)變化的基本思路 “先總后分”——先判斷總電阻和總電流如何變化． “先

2、干后支”——先分析干路部分，再分析支路部分． “先定后變”——先分析定值電阻所在支路，再分析阻值變化的支路． 2．電路動態(tài)分析的方法 (1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”．即 (2)極限法：因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論． (3)串反并同法：“串反”是指某一電阻增大(或減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(或增大)．“并同”是指某一電阻增大(或減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(或減小)． 3．分析含容電路應注意的兩點 (1)電路穩(wěn)定后，電容器所在支

3、路電阻無電壓降，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓．在電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電阻阻值變化，不影響電路中其他電表示數(shù)和燈泡亮度． (2)電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充、放電．如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電，電荷量增大；如果電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，電荷量減?。? 4．電路故障問題的分析方法與技巧 (1)故障特點 ①斷路特點：表現(xiàn)為電路中的兩點間電壓不為零而電流為零，并且這兩點與電源的連接部分沒有斷點． ②短路特點：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但其兩端電壓為零． (2)檢查方法 ①電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零

4、，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路． ②歐姆表檢測：當測量值很大時，表示該處是斷路，當測量值很小或為零時，表示該處是短路．在運用歐姆表檢測時，電路一定要切斷電源． ③電流表檢測：當電路中接有電源時，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電流值的分析，可以確定故障的位置．在運用電流表檢測時，要注意電流表的極性和量程． ④假設法：將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設某部分電路發(fā)生某種故障，運用閉合電路或部分電路的歐姆定律進行推理． 阻值變化下的動態(tài)分析 【例1】．(多選)(2019·上海楊浦區(qū)模擬)如圖所示的電路中，E為電源電動勢，r為電源內阻，R1和R3均為定值電阻，

5、R2為滑動變阻器．當R2的滑片在ab的中點時合上開關S，此時三個電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U.現(xiàn)將R2的滑片向a端移動，則下列說法正確的是(　　) A．電源的總功率減小 B．R3消耗的功率增大 C．I1增大，I2減小，U增大 D．I1減小，I2不變，U減小 【答案】AC. 【解析】法一：程序法 將滑動變阻器的滑片向a端移動，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，電路中的總電阻增大，電路中的總電流I減小，電源的總功率P＝EI減小，R3消耗的功率P3＝I2R3減小，選項A正確，B錯誤；電路中的總電流減小，由U＝E－Ir知電源的路端電壓U增大，R

6、1、R2并聯(lián)部分的總電阻增大，電壓增大，通過R1的電流I1增大，而總電流I減小，則通過R2的電流I2減小，選項C正確，D錯誤． 法二：串反并同法 將滑動變阻器的滑片向a端移動，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，與其串聯(lián)的電流表A2的示數(shù)減小，與其間接串聯(lián)的電源的總功率、R3消耗的功率均減小，A正確，B錯誤；與其間接并聯(lián)的電流表A1、電壓表V的示數(shù)均增大，C正確，D錯誤． 【變式】(多選)(2019·大連模擬)在如圖所示的電路中，電源的負極接地，其電動勢為E、內電阻為r，R1、 R2為定值電阻，R3為滑動變阻器，、為理想電流表和電壓表．在滑動變阻器滑片P自a端向b端滑 動的過程中，下列說

7、法中正確的是 (　　) A．電壓表示數(shù)減小 B．電流表示數(shù)增大 C．電阻R2消耗的功率增大 D．a(chǎn)點的電勢降低 【答案】　BD 【解析】　基礎解法(程序法)：P由a端向b端滑動，其阻值減小，則總電阻減小，總電流增大，電阻R1兩端電壓增大，電壓表示數(shù)變大，A錯誤；電阻R2兩端的電壓U2＝E－I總(R1＋r)，I總增大，則U2減小，I2＝，I2減小，電流表的示數(shù)IA＝I總－I2增大，B正確；由P2＝IR2知P2減小，C錯誤；Uab＝φa－φb＝φa＝U2，故φa降低，D正確． 能力解法一(結論法)：由于R3減小，

8、R2與R3并聯(lián)，則U2、I2均減小，而P2＝IR2，知P2減小，C錯誤；Uab＝U2＝φa－φb＝φa減小，D正確；因為R1間接與R3串聯(lián)，故I1、U1均增大，故電壓表示數(shù)增大，A錯誤；根據(jù)IA＝I1－I2知IA增大，B正確． 能力解法二(極限法)：設滑片P滑至b點，則R3＝0，φa＝φb＝0，D正確；R2上電壓為零，則功率也為零，C錯誤；當R3＝0時，總電阻最小，總電流最大，R1上電壓最大，故A錯誤；由于IA＝I1－I2，此時I1最大，I2＝0最小，故IA最大，B正確． 電路結構變化下的動態(tài)分析 【例2】. (2019·安徽“江南”十校聯(lián)考)如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內阻為R，

9、L1和L2為相同的燈泡，每個燈泡的電阻和定值電阻的阻值均為R，電壓表為理想電表，S為單刀雙擲開關，當開關由1位置打到2位置時，下列說法中正確的是(　　) A．電壓表讀數(shù)將變小 B．L1亮度不變，L2將變暗 C．L1將變亮，L2將變暗 D．電源內阻的發(fā)熱功率將變小 【答案】A. 【解析】開關在位置1時，外電路總電阻R總＝R，電壓表示數(shù)U＝E＝E，同理，每個燈泡兩端的電壓U1＝U2＝E，電源內阻的發(fā)熱功率為P熱＝＝，開關在位置2時，外電路總電阻R′總＝R，電壓表示數(shù)U′＝E＝E，燈泡L1的電壓U′1＝E，L2的電壓U′2＝E，電源

10、內阻的發(fā)熱功率為P′熱＝＝，綜上所述，電壓表讀數(shù)變小，故A正確；L1亮度不變，L2將變亮，故B、C錯誤；電源內阻的發(fā)熱功率將變大，故D錯誤． 含容電路的動態(tài)分析 【例3】．(2019·石家莊模擬)在如圖所示的電路中，電源的負極接地，其電動勢為E、內電阻為r，R1、R2為定值電阻，R3為滑動變阻器，C為電容器，A、V為理想電流表和電壓表．在滑動變阻器滑動頭P自a端向b端滑動的過程中，下列說法中正確的是(　　) A．電壓表示數(shù)變小 B．電流表示數(shù)變小 C．電容器C所帶電荷量增多 D．a(chǎn)點的電勢降低 【答案】D. 【解析】在滑動變阻器滑

11、動頭P自a端向b端滑動的過程中，變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻 減小，干路電流I增大，電阻R1兩端電壓增大，則電壓表示數(shù)變大．電阻R2兩端的電壓U2＝E－I(R1＋r)， I增大，則U2變小，電容器兩板間電壓變小，其帶電荷量減?。鶕?jù)外電路中順著電流方向，電勢降低， 可知a點的電勢大于零．a(chǎn)點的電勢等于R2兩端的電壓，U2變小，則a點的電勢降低，通過R2的電流I2 減小，通過電流表的電流IA＝I－I2，I增大，I2減小，則IA增大，即電流表示數(shù)變大，A、B、C錯誤，D 正確． 【變式】如圖所示，電源電動勢為E，內阻為r，閉合開關S，不考慮燈絲電阻隨溫度的變化，電流表、電

12、壓表均為理想電表，當滑動變阻器的滑片由左端向右端滑動時，下列說法正確的是(　　) A．電流表讀數(shù)減小，小燈泡L1變暗 B．電壓表讀數(shù)變大 C．電流表讀數(shù)增大，小燈泡L2變暗 D．電容器所帶電荷量增大 【答案】B 【解析】將滑動變阻器的滑片由左端向右端滑動時，變阻器接入電路的電阻增大，其與小燈泡L1并聯(lián)的電阻增大，外電路總電阻增大，電流表讀數(shù)減小，小燈泡L2變暗，路端電壓U＝E－Ir增大，電壓表的讀數(shù)變大，選項B正確，C錯誤；小燈泡L1兩端的電壓U1＝E－I(r＋R2)增大，通過小燈泡L1的電流變大，小燈泡L1變亮，選項A錯

13、誤；通過小燈泡L2的電流減小，小燈泡L2兩端電壓變小，與小燈泡L2并聯(lián)的電容器兩端電壓減小，由Q＝CU可得電容器所帶電荷量減少，選項D錯誤． 電路故障的分析 【例4】．(多選)在探究電路故障時，某實驗小組設計了如圖所示的電路，當開關閉合后，電路中的各用電器正常工作，經(jīng)過一段時間，發(fā)現(xiàn)小燈泡A的亮度變暗，小燈泡B的亮度變亮．則下列對電路故障的分析正確的是(　　) A．可能是定值電阻R1短路 B．可能是定值電阻R2斷路 C．可能是定值電阻R3斷路 D．可能是定值電阻R4短路 【答案】BC 【解析】.由于小燈泡A串聯(lián)于干路中，且故障發(fā)生后

14、小燈泡A變暗，可知電路中總電流變小，即電路總電阻變大，由此推知，故障應為某一電阻斷路，排除選項A、D；若R2斷路，則R1和小燈泡B所在支路的電壓增大，而R2的斷路又使小燈泡B分配的電壓增大，故小燈泡B變亮，選項B對；若R3斷路，必引起與之并聯(lián)的支路(即R1所在支路)中電流增大，小燈泡B分得的電流也變大，小燈泡B變亮，故選項C對． 【變式】如圖所示的電路中，閉合開關S，燈L1、L2正常發(fā)光．由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)L1變亮，L 變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是 (　　) A．R1斷路　　 B．R2斷路 C．R3

15、短路 D．R4短路 【答案】A 【解析】等效電路如圖所示． 若R1斷路，總電阻變大，總電流減小，路端電壓變大，L1兩端電壓變大，L1變亮；ab部分電路結構沒變，電流仍按原比例分配，總電流減小，通過L2、電流表的電流都減小，故A正確．若R2斷路，總電阻變大，總電流減小，ac部分電路結構沒變，R1、L1中電流都減小，與題意相矛盾，故B錯誤．若R3短路或R4短路，總電阻減小，總電流增大，電流表中電流變大，與題意相矛盾，C、D錯誤，因此正確選項只有A. 熱點題型二 對閉合電路歐姆定律的理解和應用 在恒流電路中常會涉及兩種U－I圖線，一種是電源的伏安特性曲線(

16、斜率為負值的直線)，另一種是電阻的伏安特性曲線(過原點的直線)．求解這類問題時要注意二者的區(qū)別． 電源U－I圖象 電阻U－I圖象 關系式 U＝E－Ir U＝IR 圖形 物理 意義 電源的路端電壓隨 電流的變化關系　 電阻兩端電壓與電阻中的電流的關系 截距 與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流 過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零 坐標U、I的乘積 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率 坐標U、I的比值 表示外電阻的大小 表示該電阻的大小 斜率(絕對值) 電源電阻r的大小 若圖象為過原點的直線，圖象斜率表示電阻的大小

17、 兩曲線在同一坐標系中的交點 表示電阻的工作點，即將電阻接在該電源上時，電阻中的電流和兩端的電壓 閉合電路歐姆定律的計算 【例5】．飛行器在太空飛行，主要靠太陽能電池提供能量．若有一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800 mV，短路電流為40 mA.若將該電池板與一阻值為20 Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是(　　) A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V 【答案】D 【解析】.電源沒有接入外電路時，路端電壓值等于電源電動勢，所以電動勢E＝800 mV.由閉合電路歐姆定律得短路電流I短＝，所

18、以電源內阻r＝＝ Ω＝20 Ω，該電源與20 Ω的電阻連成閉合電路時，電路中電流I＝＝ mA＝20 mA，所以路端電壓U＝IR＝400 mV＝0.4 V，D正確． 【變式】兩個相同的電阻R，當它們串聯(lián)后接在電動勢為E的電源上，通過一個電阻的電流為I；若將它們并聯(lián)后仍接在該電源上，通過一個電阻的電流仍為I，則電源的內阻為(　　) A．4R　　　 B．R C．D．無法計算 【答案】B 【解析】.當兩電阻串聯(lián)接入電路中時I＝，當兩電阻并聯(lián)接入電路中時I＝×，由以上兩式可得：r＝R，故選項B正確． 電源與電阻U－I圖象的對比 1．利用兩種圖象

19、解題的基本方法 利用電源的U－I圖象和電阻的U－I圖象解題，無論電阻的U－I圖象是線性還是非線性，解決此類問題的基本方法是圖解法，即把電源和電阻的U－I圖線畫在同一坐標系中，圖線的交點坐標的意義是電阻直接接在該電源兩端時工作電壓和電流，電阻的電壓和電流可求，其他的量也可求． 2．非線性元件有關問題的求解，關鍵在于確定其實際電壓和電流，確定方法如下： (1)先根據(jù)閉合電路歐姆定律，結合實際電路寫出元件的電壓U隨電流I的變化關系． (2)在原U－I圖象中，畫出U、I關系圖象． (3)兩圖象的交點坐標即為元件的實際電流和電壓． (4)若遇到兩元件串聯(lián)或并聯(lián)在電路中，則要結合圖形看電壓之和

20、或電流之和確定其實際電流或實際電壓的大?。? 【例6】．(多選) 如圖所示的U－I圖象中，直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關系圖線，直線Ⅱ為某一電阻R的U－I 圖線，用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，由圖象可知(　　) A．R的阻值為1.5 Ω B．電源電動勢為3 V，內阻為0.5 Ω C．電源的輸出功率為3.0 W D．電源內部消耗功率為1.5 W 【答案】AD 【解析】.由于電源的路端電壓與電流的關系圖線Ⅰ和電阻R的U－I圖線Ⅱ都為直線，所以電源的路端電壓與電流的關系圖線Ⅰ的斜率的絕對值等于電源內阻，r＝1.5 Ω；電阻R的U

21、－I圖線Ⅱ的斜率等于電阻R的阻值，R＝1.5 Ω，選項A正確，B錯誤；電源的路端電壓與電流的關系圖線和電阻R的U－I圖線交點縱、橫坐標的乘積表示電源的輸出功率，電源的輸出功率為P＝UI＝1.5×1.0 W＝1.5 W，選項C錯誤；由EI＝P＋Pr解得電源內部消耗的功率為Pr＝EI－P＝3.0×1.0 W－1.5 W＝1.5 W，選項D正確． 【變式】(2019·南昌模擬)如圖所示，圖線甲、乙分別為電源和某金屬導體的U-I圖線，電源的電動勢和內阻分別用E、r表示，根據(jù)所學知識分析下列選項正確的是 (　　) A．E＝50 V B．r＝ Ω C．當該導體直

22、接與該電源相連時，該導體的電阻為 20 Ω D．當該導體直接與該電源相連時，電路消耗的總功率為80 W 【答案】AC 【解析】由圖象的物理意義可知電源的電動勢E＝50 V，內阻r＝＝ Ω＝5 Ω，故A正確，B錯誤；該導體與該電源相連時，電阻的電壓、電流分別為U＝40 V，I＝2 A，則R＝＝20 Ω，此時，電路消耗的總功率P總＝EI＝100 W，故C正確，D錯誤． 熱點三　電功　電功率　電熱　熱功率 1.電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系 意義 公式 聯(lián)系 電功 電流在一段電路中所做的功 W＝UIt 對純電阻電路，電功等于電熱，W＝Q＝UIt＝I2Rt；對非

23、純電阻電路，電功大于電熱，W＞Q 電熱 電流通過導體產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt 電功率 單位時間內電流所做的功 P＝UI 對純電阻電路，電功率等于熱功率，P電＝P熱＝UI＝I2R；對非純電阻電路，電功率大于熱功率，P電＞P熱 熱功率 單位時間內導體產(chǎn)生的熱量 P＝I2R 2.非純電阻電路的分析方法 (1)抓住兩個關鍵量：確定電動機的電壓UM和電流IM是解決所有問題的關鍵．若能求出UM、IM，就能確定電動機的電功率P＝UMIM，根據(jù)電流IM和電動機的電阻r可求出熱功率Pr＝Ir，最后求出輸出功率P出＝P－Pr. (2)堅持“躲著”求解UM、IM：首先，對其他純電阻電路、電

24、源的內電路等，利用歐姆定律進行分析計算，確定相應的電壓或電流．然后，利用閉合電路的電壓關系、電流關系間接確定非純電阻電路的工作電壓和電流． (3)應用能量守恒定律分析：要善于從能量轉化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功＝電熱＋其他能量”尋找等量關系求解． 【例7】　(多選)(2019·安徽六安模擬)如圖所示，一臺電動機提著質量為m的物體，以速度v勻速上升，已 知電動機線圈的電阻為R，電源電動勢為E，通過電源的電流為I，當?shù)刂亓铀俣葹間，忽略一切阻力及 導線電阻，則 (　　) A．電源內阻r＝－R B．電源內阻r＝－－R C．如果電動機轉

25、軸被卡住而停止轉動，較短時間內電源消耗的功率將變大 D．如果電動機轉軸被卡住而停止轉動，較短時間內電源消耗的功率將變小 【答案】　BC 【解析】]　含有電動機的電路不是純電阻電路，歐姆定律不再適用，A錯誤；由能量守恒定律可得EI＝I2r＋mgv＋I2R，解得r＝－－R，B正確；如果電動機轉軸被卡住，則E＝I′(R＋r)，電流增大，較短時間內，電源消耗的功率變大，較長時間的話，會出現(xiàn)燒壞電源的現(xiàn)象，C正確，D錯誤． 【變式】如圖，電路中電源電動勢為3.0 V，內阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏 安特性曲線如圖所示．當開關閉合后，下列說法中正確的是 (　　)

26、 A．L1中的電流為L2中電流的2倍 B．L3的電阻約為1.875 Ω C．L3的電功率約為0.75 W D．L2和L3的總功率約為3 W 【答案】B 【解析】由圖象可知，燈泡兩端的電壓變化時，燈泡的電阻發(fā)生變化，L2和L3的串聯(lián)電阻并不是L1電阻的兩倍，根據(jù)歐姆定律知L1中的電流不是L2中電流的2倍，A錯誤；由于電源不計內阻，所以L2和L3兩端的電壓均為1.5 V，由圖可知此時燈泡中的電流為I＝0.8 A，電阻R＝＝1.875 Ω，B正確；L3的電功率P＝UI＝1.5×0.8 W＝1.2 W，C錯誤；L2和L3的總功率P′＝2P＝2.4 W，D錯誤．

27、4.如圖所示，電源電動勢為12 V，電源內阻為1.0 Ω，電路中的電阻R0為1.5 Ω，小型直流電動機M的內阻 為0.5 Ω，閉合開關S后，電動機轉動，電流表的示數(shù)為2.0 A．則以下判斷中正確的是 (　　) A．電動機的輸出功率為14 W B．電動機兩端的電壓為7.0 V C．電動機產(chǎn)生的熱功率為4.0 W D．電源輸出的功率為24 W 【答案】B 【解析】由題意得電動機兩端的電壓U＝E－I(R0＋r)＝7 V，則電動機的輸入功率P＝UI＝14 W．熱功率P熱＝I2RM＝2 W，則輸出功率P出＝P－P熱＝12 W．電源的輸

28、出功率P′＝EI－I2r＝20 W，故B正確，A、C、D錯誤． 熱點題型四 電源的功率和效率 電源總功率 任意電路：P總＝EI＝P出＋P內 電源內部消耗的功率 純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝ P內＝I2r＝P總－P出 電源的輸出功率 任意電路：P出＝UI＝P總－P內 純電阻電路：P出＝I2R＝ P出與外電阻R的關系 電源的效率 任意電路：η＝×100%＝×100% 純電阻電路：η＝×100% 電源輸出功率的極值問題的處理方法 對于電源輸出功率的極值問題，可以采用數(shù)學中求極值的方法，也可以采用電源的輸出功率隨外電阻的變化規(guī)律來求解．但應當注意的是，當待求

29、的最大功率對應的電阻值不能等于等效電源的內阻時，此時的條件是當電阻值最接近等效電源的內阻時，電源的輸出功率最大．假設一電源的電動勢為E，內阻為r，外電路有一可調電阻R，電源的輸出功率為： P出＝I2R＝＝. 由以上表達式可知電源的輸出功率隨外電路電阻R的變化關系為： (1)當R＝r時，電源的輸出功率最大，為Pm＝； (2)當R＞r時，隨著R的增大，電源的輸出功率越來越??； (3)當R＜r時，隨著R的增大，電源的輸出功率越來越大； (4)當P出＜Pm時，每個輸出功率對應兩個外電阻阻值R1和R2，且R1R2＝r2.　 【例7】(2019·西安模擬)如圖所示，E＝8 V，r＝2 Ω，

30、R1＝8 Ω，R2為變阻器接入電路中的有效阻值，問： (1)要使變阻器獲得的電功率最大，則R2的取值應是多大？這時R2的功率是多大？ (2)要使R1得到的電功率最大，則R2的取值應是多大？R1的最大功率是多大？這時電源的效率是多大？ (3)調節(jié)R2的阻值，能否使電源以最大的功率輸出？為什么？ 【答案】(1)10 Ω　1.6 W　(2)0　5.12 W　80%(3)不能　理由見解析 【解析】(1)將R1和電源(E，r)等效為一新電源，則 新電源的電動勢E′＝E＝8 V 內阻r′＝r＋R1＝10 Ω，且為定值 利用電源的輸出功率隨外電阻變化的結論知，當R2＝r′＝10 Ω時，

31、R2有最大功率，即 P2max＝＝ W＝1.6 W. (2)因R1是定值電阻，所以流過R1的電流越大，R1的功率就越大．當R2＝0時，電路中有最大電流，即 Imax＝＝0.8 A R1的最大功率 P1max＝IR1＝5.12 W 這時電源的效率 η＝×100%＝80%. (3)不能．因為即使R2＝0，外電阻R1也大于r，不可能有的最大輸出功率．本題中，當R2＝0時，外電路得到的功率最大． 【變式】將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖 所示，由此可知 (　　) A．電源最大輸出功率可能大于45 W B．電源內阻

32、一定等于5 Ω C．電源電動勢為45 V D．電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率大于50% 【答案】B 【解析】由于題述將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率．由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線可知，電阻箱所消耗功率P最大為45 W，所以電源最大輸出功率為45 W，選項A錯誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時，外電路電阻等于電源內阻，所以電源內阻一定等于5 Ω，選項B正確；由電阻箱所消耗功率P最大值為45 W可知，此時電阻箱讀數(shù)為R＝5 Ω，電流I＝＝3 A，電源電動勢E＝I(R＋r)＝30 V

33、，選項C錯誤；電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率為50%，選項D錯誤． 【變式2】圖甲為某元件R的U－I特性曲線，把它連接在圖乙所示電路中．已知電源電動勢E＝5 V，內阻r＝1.0 Ω，定值電阻R0＝4 Ω.閉合開關S后，求： (1)該元件的電功率； (2)電源的輸出功率． 【答案】(1)1.2 W　(2)1.84 W 【解析】設非線性元件的電壓為U，電流為I，由歐姆定律得：U＝E－I(R0＋r)，代入數(shù)據(jù)得U＝5－5I 在U－I圖象中畫出U＝E′－Ir′＝5－5I圖線 如圖所示，兩圖線交點坐標為(0.4 A，3.0 V)． (1)該元件的電功率 PR＝UI＝3.0×

34、0.4 W＝1.2 W. (2)電源的輸出功率 P＝PR0＋PR＝I2R0＋PR＝0.42×4 W＋1.2 W＝1.84 W. 【題型演練】 1．如圖所示，關于閉合電路，下列說法正確的是(　　) A．電源正、負極被短路時，電流很大 B．電源正、負極被短路時，電壓表示數(shù)最大 C．外電路斷路時，電壓表示數(shù)為零 D．外電路電阻增大時，電壓表示數(shù)減小 【答案】A 【解析】電源被短路時，電源電流為I＝，由于電源內阻很小，故電流很大，故選項A正確；電源被短路時，外電阻R＝0，電源電流為I＝，故電壓表示數(shù)為U＝IR＝0，故選項B錯誤；外電路斷路時，

35、外電阻R→∞，故電壓表示數(shù)為U＝E，故選項C錯誤；電壓表示數(shù)為U＝，外電路電阻R增大時，電壓表示數(shù)也增大，故選項D錯誤． 2．如圖所示，直線A為某電源的U-I圖線，曲線B為某小燈泡的U-I圖線，用該電源和小燈泡組成閉合電路時，電源的輸出功率和電源的總功率分別是(　　) A．4 W,8 W B．2 W,4 W C．2 W,3 W D．4 W,6 W 【答案】D 【解析】用該電源和小燈泡組成閉合電路時，電源的輸出功率是UI＝2×2 W＝4 W，電源的總功率是EI＝3×2 W＝6 W，選項D正確． 3．如圖所示，已知電源電動勢為6

36、V，內阻為1 Ω，保護電阻R0＝0.5 Ω，則當保護電阻R0消耗的電功率最大時，這個電阻箱R的讀數(shù)和電阻R0消耗的電功率的最大值為(　　) A．1 Ω，4 W　　　 B．1 Ω，8 W C．0,8 W D．0.5 Ω，8 W 【答案】C 【解析】保護電阻消耗的功率為P0＝，因R0和r是常量，而R是變量，所以R最小時，P0最大，即R＝0時，P0max＝＝ W＝8 W，故選項C正確． 4．(2019·湖南十校聯(lián)考)如圖所示為某閉合電路電源的輸出功率隨電流變化的圖象，由此圖象可以判斷(　　) A．電源的內耗功率最大為9 W

37、 B．電源的效率最大為50% C．輸出功率最大時，外電路的總電阻為4 Ω D．電源的電動勢為12 V 【答案】D 【解析】由題圖可知，當電流為1.5 A時電源的輸出功率最大，這時內耗功率等于輸出功率，為9 W，電源的效率為50%，這時電源的總功率為18 W，根據(jù)P＝IE，可求得電源的電動勢為12 V，D項正確；由Pr＝I2r可知，電源的內阻為4 Ω，由于不確定外電路是不是純電阻電路，因此C項錯誤；隨著電流的增大，內耗功率增大，A項錯誤；隨著電流的減小，電源的效率增大，B項錯誤． 5．(2019·河北石家莊模擬)在如圖所示電路中，L1、L2為兩只完全相同、阻值恒定的

38、燈泡，R為光敏電阻(光照越強，阻值越小)．閉合電鍵S后，隨著光照強度逐漸增強(　　) A．L1逐漸變暗，L2逐漸變亮 B．L1逐漸變亮，L2逐漸變暗 C．電源內電路消耗的功率逐漸減小 D．光敏電阻R和L1消耗的總功率逐漸增大 【答案】A 【解析】當光照增強時，光敏電阻的阻值減小，電路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可得，電路中總電流增大，則L2逐漸變亮，U內＝Ir增大，由U＝E－Ir可知，路端電壓減小，L2兩端的電壓增大，則L1兩端的電壓減小，故L1逐漸變暗，故選項A正確，B錯誤；電路中總電流增大，由P＝I2r知電源內電路消耗功率逐漸增大，故選項C錯

39、誤；將L2看成電源內電路的一部分，光敏電阻R和L1消耗的總功率是等效電源的輸出功率，由于等效電源的內阻大于外電阻，所以當光敏電阻的阻值減小，即外電阻減小時，等效電源的內、外電阻相差更大，輸出功率減小，則光敏電阻R和L1消耗的總功率逐漸減小，故選項D錯誤． 6.(2019·河南南陽模擬)硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點．如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關系圖象(電池內阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U－I圖象．在該光照強度下將它們組成閉合回路時，硅光電池的內阻為(　　) A．5.5 Ω B．7.0 Ω

40、 C．12.0 Ω D．12.5 Ω 【答案】A 【解析】.由歐姆定律得U＝E－Ir，當I＝0時，E＝U，由圖線a與縱軸的交點讀出電源的電動勢為E＝3.6 V，根據(jù)兩圖線交點處的狀態(tài)可知，電阻的電壓為U＝2.5 V，電流為I＝0.2 A，則硅光電池的內阻為r＝＝ Ω＝5.5 Ω，故選項A正確． 7．(2019·重慶江津中學模擬)兩位同學在實驗室利用如圖甲所示的電路測定值電阻R0、電源的電動勢E和內電阻r，調節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一同學記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)．根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U－I

41、直線．則圖象中兩直線的交點表示的物理意義是(　　) A．滑動變阻器的滑動頭P滑到了最右端 B．電源的輸出功率最大 C．定值電阻R0上消耗的功率為1.0 W D．電源的效率達到最大值 【答案】B. 【解析】由圖乙可得，電源的電動勢E＝1.5 V，r＝1 Ω，交點位置：R＋R0＝＝2 Ω，R0＝＝2 Ω，R＝0，滑動變阻器的滑動頭P滑到了最左端，A項錯誤；當電路中外電阻等于內電阻時，電源輸出功率最大，但本題R0>r，改變滑動變阻器時無法達到電路中內、外電阻相等，此時當外電阻越接近內電阻時，電源輸出功率越大，B項正確；R0消耗的功率P＝IU2＝0.

42、5 W，C項錯誤；電源的效率η＝，電流越小效率越大，可見滑動變阻器的滑動頭P滑到最右端時效率最大，D項錯誤． 8.．(2019·河北滄州模擬)在如圖所示的電路中，電源電動勢E＝3 V，內電阻r＝1 Ω，定值電阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，電容器的電容C＝100 μF，則下列說法正確的是(　　) A．閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器兩端的電壓為1.5 V B．閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.0×10－4 C C．閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為1.5×10－4 C D．先閉合開關S，電路穩(wěn)定后斷開開關S，通過電阻R1的電荷量為3.0×10－4 C 【答案】A

43、C 【解析】閉合開關S，電路穩(wěn)定后電流I＝＝0.5 A，電容器兩端的電壓為U＝IR1＝1.5 V，選項A正確；電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量Q＝CU＝100×10－6×1.5 C＝1.5×10－4 C，選項B錯誤，C正確；先閉合開關S，電路穩(wěn)定后斷開開關S，電容器C通過電阻R1放電，通過電阻R1的電荷量為1.5×10－4 C，選項D錯誤． 9(2019·廣東華南三校聯(lián)考)如圖所示電路，電源內阻不能忽略，R1阻值小于變阻器的總電阻，初態(tài)滑片P位于變阻器的中點，P由中點向上移動到頂端的過程中(　　) A．電源的內功率先減小后增大 B．電源的效率先減小后增大 C．電流表的

44、示數(shù)先減小后增大 D．電壓表的示數(shù)先增大后減小 【答案】AD 【解析】因R1阻值小于變阻器的總電阻，則知在滑片P由中點向上移動的過程中，并聯(lián)電路的總電阻R并先增大后減小，電路中總電流I總＝先減小后增大，電源的內功率P內＝I總2R內先減小后增大，A項正確．電源的效率η＝＝＝先增大后減小，B項錯誤．在滑片P由中點向上移動到頂端的過程中，因R1與滑動變阻器上部分電阻之和逐漸減小，由“串反并同”可知，電流表的示數(shù)一直增大，C項錯誤．電壓表的示數(shù)U＝E＝先增大后減小，D項正確． 10.如圖所示，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的特性圖線，曲線Ⅲ是一個小燈泡

45、的伏安特性曲線，曲線Ⅲ與直線Ⅰ、Ⅱ相交點的坐標分別為P(5.2，3.5)、Q(6，5)．如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接，則下列說法正確的是(　　) A．電源1與電源2的內阻之比是3∶2 B．電源1與電源2的電動勢之比是1∶1 C．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶2 D．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是7∶10 【答案】AB. 【解析】根據(jù)題圖可知，E1＝E2＝10 V，r1＝ Ω，r2＝ Ω，所以r1∶r2＝3∶2，E1∶E2＝1∶1，選項A、B正確；曲線Ⅲ與其他兩條直線的交點坐標分別表示該小燈泡在這兩種連接狀態(tài)下的工作電流和工作電壓，根據(jù)坐標值可求出此時小燈泡消耗的功率分別為P1＝18.2 W和P2＝30 W，小燈泡的電阻分別為R1＝ Ω，R2＝ Ω，所以選項C、D錯誤． 19