2024_2025年新教材高中物理第2章电路及其应用素养培优课3闭合电路欧姆定律的综合应用含解析教科版必修第三册.docVIP

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素养培优课练习(三)闭合电路欧姆定律的综合应用

(建议用时：25分钟)

考点一电源的功率和效率

1．如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.2Ω，标有“8V16W”的灯泡L恰好正常发光，电动机线圈电阻R0＝0.15Ω，则电源的输出功率为()

A．16W B．440W

C．80W D．400W

C[电路的总电流I＝eq\f(E－U额,r)＝eq\f(10－8,0.2)A＝10A，则电源的输出功率为P＝IU额＝10×8W＝80W，C正确。]

2．如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法不正确的是()

A．灯少时灯泡较亮，灯多时灯泡较暗

B．灯多时各灯两端的电压较低

C．灯多时通过电源的电流较大

D．灯多时通过各灯的电流较大

D[随着接入灯泡增多，外电路的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律I＝eq\f(E,R＋r)得，干路电流增大，由U＝E－Ir知，路端电压U减小，则各灯两端的电压降低，电流减小，亮度变暗，选项A、B、C正确，选项D错误。]

3．有一个电动势为3V、内阻为1Ω的电源。下列电阻与其连接后，电阻的功率大于2W，且该电源的效率大于50%的是()

A．0.5ΩB．1ΩC．1.5ΩD．2Ω

C[当内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，最大功率P＝eq\f(E2,4r)＝eq\f(9,4)W＝2.25W，此时电源的效率η＝eq\f(U,E)×100%＝50%，而外电阻越大，电源效率越大，故外电阻应大于1Ω；由eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))eq\s\up12(2)R＝2W，解得R＝2Ω或R＝0.5Ω，要使电阻功率大于2W，则电阻应小于2Ω且大于0.5Ω，综上，电阻应大于1Ω，小于2Ω，C正确。]

4．如图所示电路中，定值电阻R2＝r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1且R1?R2＋r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是()

A．电源的输出功率变小

B．R2消耗的功领先变大后变小

C．滑动变阻器消耗的功领先变大后变小

D．以上说法都不对

C[滑片向右移动，滑动变阻器接入电路部分电阻变小，电路中的电流变大，通过电源的电流和通过电阻R2的电流都变大，这两个电阻是定值电阻，消耗的功率变大，在滑片滑动的过程中内阻始终小于外电阻，所以电源的输出功率增大。考虑滑动变阻器上的功率消耗时可以把R2看成电源的一部分，当滑动变阻器的阻值等于2r时，消耗的功率最大，当滑动变阻器阻值小于2r时，消耗的功率变小，C正确。]

5．如图所示，电源电动势E＝30V，内阻r＝1Ω，灯泡上标有“6V12W”字样，直流电动机线圈电阻R＝2Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率。

[解析]因灯泡正常发光，所以I＝eq\f(P,U)＝eq\f(12,6)A＝2A

U内＝Ir＝2×1V＝2V

所以电动机电压为

UM＝E－U内－U＝30V－2V－6V＝22V

电动机输出的机械功率为

P机＝UMI－I2R＝22×2W－22×2W＝36W。

[答案]36W

考点二U-I图线的理解

6．如图所示为一个电池组和一只电阻R的U-I图线。用该电池组与电阻R连接成闭合电路，则以下说法正确的是()

A．电池组的内阻是0.5Ω

B．电阻的阻值为2Ω

C．电池组的输出功率是5W

D．变更电阻R的阻值时，电池组的最大输出功率为6.25W

D[电池组的内阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(5,5)Ω＝1Ω，故A错误；电阻的阻值R＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU1,ΔI1)))＝eq\f(2,3)Ω，故B错误；两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端时电路的工作状态，由题图读出路端电压为U＝2V，电流为I＝3A，电池组的输出功率是P＝UI＝6W，故C错误；电池组的电动势为5V，且当外电阻等于电池的内阻时，即外电阻R＝r＝1Ω时，该电池组有最大输出功率：P出＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))eq\s\up12(2)R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,1＋1)))eq\s\up12(2)×1＝6.25W，故D正确。]

7．如图所示，直线OAC为某始终流电源的总功率P随电流I变更的图线，曲线OBC表示同始终流电源内部的热功率P随电流I变更的图