电路中的图像与功率(含答案)讲述.doc

电路中的图像与功率 一、基础知识 （一）、电源的电动势和内阻 1、电动势 (1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功． (2)表达式：E＝. (3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量． 2、内阻 电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数． （二）、闭合电路欧姆定律 1、内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比． 2、公式 3、路端电压U与电流I的关系 (1)关系式：U＝E－Ir. (2)U－I图象如图1所示． ①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势． ②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为短路电流． ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻． （三）、电路中的功率及效率问题 1、电源的总功率 (1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内． (2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝. 2、电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出． 3、电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内． (2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝. (3)输出功率随R的变化关系 ①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝. ②当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小． ③当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大． ④当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2＝r2. ⑤P出与R的关系如图所示． 4、电源的效率 (1)任意电路：η＝×100%＝×100%. (2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100% 因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%. 特别提醒　当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义． 二、练习题 1、下列关于电动势的说法正确的是 (　　) A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比 B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压 C．非静电力做的功越多，电动势就越大 D．E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的 答案 D 解析　电动势的定义式E＝中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，故A、C错误，D正确；电动势的单位虽然与电压单位相同，但两者有本质的不同，B错误． 2、一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为 (　　) A．E＝2.4 V，r＝1 Ω B．E＝3 V，r＝2 Ω C．E＝2.4 V，r＝2 Ω D．E＝3 V，r＝1 Ω 答案　B 解析　当外电路断路时，I＝0，U外＝E＝3 V；接上8 Ω负载时，I′＝＝ A＝ 0.3 A，则r＝＝＝ Ω＝2 Ω. 3、一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则 (　　) A．电动机消耗的总功率为UI B．电动机消耗的热功率为 C．电源的输出功率为EI D．电源的效率为1－ 答案　AD 解析　电动机不是纯电阻，电动机消耗的总功率为UI，A选项正确；电动机消耗的热功率为I2R，B选项错误；电源的输出功率为UI，C选项错误；电源的效率为＝＝ 1－，D选项正确． 4、如图所示，电阻R1＝2 Ω，小灯泡L上标有“3 V,1.5 W” 字样，电源内阻r＝1 Ω，滑动变阻器的最大阻值为R0(大小未 知)．当触头P滑动到最上端a时，电流表的读数为1 A，小 灯泡L恰好正常发光，求： (1)滑动变阻器的最大阻值R0； (2)当触头P滑动到最下端b时，电源的总功率及输出功率． 审题指导　审题时应注意以下两点： (1)滑动触头P在最上端a时，R与L并联． (2)滑动触头P在最下端b时，R与L均被短路． 解析　(1)当触头P滑动到最上端a时，流过小灯泡L的电流为：IL＝＝ A＝0.5 A. 流过滑动变阻器的电流：I0＝IA－IL＝1 A－0.5 A＝0.5 A 故：R0＝＝6 Ω. (2)电源电动势为： E＝UL＋IA(R1＋r)＝3 V＋1×(2＋1) V＝6 V. 当触头P滑动到最下端b时，滑动变阻器和小灯泡均被短路． 电路中总电流为：I＝＝2 A. 故电源的总功率为：P总＝EI＝12 W. 输出功率为：P出＝EI－I2r＝8 W. 答案　(1)6 Ω　(2)12 W　8 W 5、(2012·上海单科·17)直流电路如图所示，在滑动变阻