2024物理复习 第27讲　焦耳定律、闭合电路欧姆定律.docxVIP

第27讲焦耳定律、闭合电路欧姆定律

电功、电功率及焦耳定律

1.如图甲所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图乙所示.在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为R,则时间t内 (D)

A.充电宝输出的电功率为UI+I2R

B.充电宝产生的热功率为I2R

C.手机电池产生的焦耳热为U2

D.手机电池储存的化学能为UIt-I2Rt

[解析]充电宝的输出电压为U、输出电流为I,所以充电宝输出的电功率为P=UI,A错误;手机电池充电电流为I,所以手机电池产生的热功率为PR=I2R,而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率,根据题目信息无法求解,B错误;由于手机电池是非纯电阻,所以不能用U2Rt计算手机电池产生的焦耳热,手机电池产生的焦耳热为I2Rt,C错误;充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能,一部分转化为手机电池的内能,故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能W=UIt-I2Rt,故D

闭合电路欧姆定律、闭合电路中的功率和效率问题

2.如图甲所示,R为电阻箱,A为理想电流表,电源的电动势为E,内阻为r.图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像,其中功率P0分别对应电流I1、I2和外电路电阻R1、R2.下列关系式中正确的是 (B)

A.I1+I2Er

B.I1+I2=E

C.R1

D.R

[解析]由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,输出功率为P=UI=EI-I2r,故有EI1-I12r=EI2-I22r,整理得I1+I2=Er,故A错误,B正确;根据电功率表达式得P0=I12R1=I22R2,且I1=ER1+r,I2=ER2+

3.如图所示,电源电动势E=2V,内阻r=1Ω,电阻R0=2Ω,滑动变阻器的阻值范围为0~10Ω.求当滑动变阻器的阻值为多大时,R上消耗的功率最大,最大值为多少?

[答案]23Ω2

[解析]方法一:由公式PR=U2R,根据闭合电路的欧姆定律,可知路端电压U=E·R0RR0+Rr+R0RR0+R=ER0RrR0+rR+RR

方法二:采用等效电源法分析,把定值电阻等效到电源的内部,即把电源和定值电阻看作等效电源,电动势为E=R0R0+rE,内阻为r=R0rR0+r的电源,当R=r=R0rR0+r时,电源的输出功率最大,最大值为PRmax=E24r.把数值代入各式得:E等=E

电路的动态分析

4.如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为小灯泡L的U-I图线.现将小灯泡L接在该电源两端组成闭合电路,则下列说法正确的是 (C)

A.电源的内阻为23

B.此时电源内电压为3V

C.此时电源的输出功率为6W

D.小灯泡L的额定功率一定为6W

[解析]直线A的斜率的绝对值表示电源的内阻,即r=4-16Ω=0.5Ω,故A错误;电路中的电流为2A,此时电源内电压为U内=Ir=1V,故B错误;此时电源的输出功率为P出=2×3W=6W,故C正确;由于不知道此时灯泡是否正常发光,则无法确定小灯泡L的额定功率,故

5.(多选)在如图甲所示的电路中,电源的U-I图像如图乙中的图线a所示,定值电阻R0的U-I图像如图乙中的图线b所示,滑动变阻器Rx的最大阻值为1Ω,下列说法正确的是(BD)

A.定值电阻R0的阻值为4Ω

B.电源的内阻为0.5Ω

C.当Rx=0时电源输出的功率最大

D.当Rx=0.25Ω时电源输出的功率最大

[解析]由定值电阻R0的U-I图像知其阻值R0=ΔUΔI=0.25Ω,故A错误;由电源的U-I图像知电源的电动势E=3V,内阻r=ΔUΔI=0.5Ω,故B正确;当Rx+R0=r时,即Rx=0.25Ω时,电源输出的功率最大,

电源与电阻的U-I图线

6.如图所示电路中,在平行金属板M、N内部左侧中央P处有一质量为m的带电粒子(重力不计)以水平速度v0射入电场并打在N板上的O点.改变R1或R2的阻值,粒子仍以水平速度v0射入电场并打在N板上,则 (B)

A.该粒子带正电

B.减小R1时,粒子将打在O点左侧

C.减小R2时,粒子将打在O点左侧

D.增大R1时,粒子在板间运动时间不变

[解析]外电路中顺着电流方向电势逐渐降低,可知M板的电势低于N板的电势,板间电场方向向上,而粒子在电场中向下偏转,所受的静电力方向向下,则该粒子带负电,故A错误.设平行金属板M、N间的电压为U,粒子在电场中沿水平方向做匀速直线运动,沿竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,则竖直方向有y=12at2=12·qUmd·t2,水平方向有x=v0t,联立得y=qUx22mdv02,由题意得,y一定,q、m、d、v0不变,当减小R1时,M、N间的电压U增大,x减小,所以粒子将打在O点