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    物理重点突破第17讲,闭合电路欧姆定律应用（包括U-I图像、功率、效率）

    时间：2021-03-16 15:13:52 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：闭合电路 欧姆定律 功率

    　 第 第 17 讲

    　闭合电路欧姆定律的应用 【方法指导】

    　1．闭合电路欧姆定律的几种表达形式 (1)电流形式：I＝ER＋r ，说明电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比； (2)电压形式：E＝IR＋Ir.或 E＝U 外 ＋U 内 表明电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和． 说明：I＝ER＋r 或 E＝IR＋Ir 只适用于外电路是纯电阻的闭合电路；E＝U外 ＋U 内 既适合于纯电阻电路也适合于非纯电阻电路． 2．路端电压与电流的关系图象如图所示．

    　(1)在图象中 U 轴截距表示电源电动势，纵坐标从零开始时，I 轴截距等于短路电流． (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即内阻 r＝| ΔUΔI|. 3．闭合电路的功率：

    　（1）电源的总功率：P 总 ＝EI；电源内电阻消耗的功率 P 内 ＝U 内 I＝I 2 r；电源输出功率 P 出＝U 外 I. （2）电源的输出功率：对于纯电阻电路，电源的输出功率 P 出 ＝I 2 R＝[E/(R＋r)] 2 R＝E 2R－r2R＋4r，当 R＝r 时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为 P m ＝ E24r .电源输出功率随外电阻变化曲线如图所示．

    　4．电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即 η＝P 出 /P 总 ＝IU/IE＝U/E. 对于纯电阻电路，电源的效率 η＝I 2 RI 2 R＋r＝RR＋r ＝1/(1＋rR ) ，所以当 R 增大时，效率 η提高．当 R＝r(电源有最大输出功率)时，效率仅为 50%，效率并不高． 【对点题组】

    　1．若 E 表示电动势，U 表示外电压，U′表示内电压，R 表示外电路的总电阻，r 表示内电阻，

    　 I 表示电流，则下列各式中正确的是 (

    　) A．U′＝IR

    　 B．U′＝E－U C．U＝E＋Ir

    　 D．U＝RR＋r E 2 ．如图所示，当开关 S 断开时，电压表示数为 3 V，当开关 S 闭合时，电压表示数为 1.8 V，则外电阻 R 与电源内阻 r 之比为(

    　)

    　A．5∶3

    　B．3∶5

    　 C．2∶3

    　 D．3∶2 3．一电池外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 Ω 的负载电阻后路端电压降为 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 4.如图所示为某一电源的 U－I 图线，由图可知 (

    　)

    　A．电源电动势为 2 V B．电源内电阻为 13 Ω C．电源短路时电流为 6 A D．电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 5 A 5．如图所示，线段 A 为某电源的 U－I 图线，线段 B 为某电阻的 U－I 图线，当上述电源和电阻组成闭合电路时，求：

    　(1)电源的输出功率 P 出 多大？ (2)电源内部损耗的电功率是多大？ (3)电源的效率 η 多大？ 【高考题组】

    　 6.（2010·课标全国）电源的效率  定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中 U 为路端电压，I 为干路电流，a 、 b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a 、b 。由图可知a 、b 的值分别为(

    　)

    　A.34、14

    　B.13、23

    　C.12、12

    　D.23、13 7.（2012·上海）直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电源的（

    　 ）

    　（A）总功率一定减小

    　（B）效率一定增大 （C）内部损耗功率一定减小

    　（D）输出功率一定先增大后减小 8. (2013·上海)如图,电路中三个电阻 R 1 、R 2 和 R 3 的阻值分别为 R、2R 和 4R。当电键 S 1 断开、S 2 闭合时,电源输出功率为 P 0 ;当 S 1 闭合、S 2 断开时,电源输出功率也为 P 0 。则电源电动势为________;当 S 1 、S 2 都断开时,电源的总功率为________。

    　 答案精析 【对点题组】

    　1．【答案】BD 2． ．【答案】D 【解析】S 断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即：E＝3 V．S 闭合时，U 外 ＝1.8 V，所以 U 内 ＝E－U 外 ＝1.2 V．因 U 外 ＝IR，U 内 ＝Ir，所以 R∶r＝U 外 ∶U 内 ＝1.8∶1.2＝3∶2. 3．【答案】B 【解析】电源外电路断开时的路端电压是电源的电动势，即 E＝3 V．接上 8 Ω 的负载时的路端电压是 2.4 V，由欧姆定律得电路中电流 I＝U/R＝2.4 V/8 Ω＝0.3 A；由闭合电路欧姆定律得 E＝U＋Ir，得 r＝2 Ω.故选项 B 是正确的． 4.【答案】AD 【解析】在本题的 U－I 图线中，纵轴截距表示电源电动势，A 正确；横轴截距表示短路电流，C 错误；图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则 r＝ 2－0.86Ω＝0.2 Ω，B 错误；当路端电压为 1 V 时，内电阻分得的电压 U 内 ＝E－U 外 ＝2 V－1 V＝1 V，则电路中的电流 I＝ U内r＝10.2 A＝5 A，D 正确． 5．【答案】(1)4W (2)2W (3)66.7% 【解析】(1)从 A 的图线可读出 E＝3V，r＝ ＝ Ω＝0.5Ω， 从图象的交点可读出 路端电压 U＝2V 电路电流 I＝2A 则电源的输出功率为 P 出 ＝UI＝4W. (2)电源内部损耗的电功率 P 内 ＝I 2 r＝2W. (3)电源的总功率为 P 总 ＝IE＝6W， 故电源的效率为 η＝出总PP＝66.7%. 【高考题组】

    　6.【答案】D

    　 【解析】电源效率EU  ，E 为电源的总电压（即电动势），根据图象可知 U a = E32，U b = E31，所以选项 D 正确。

    　7.【答案】ABC 【解析】当滑片 P 向右移动时，滑动变阻器连入电路中的有效电阻值变大，使干路中的电流变小，内压变小，外压变大，故总功率 P=EI 减小，选项 A 正确；效率100% 100%IU UIE E     ,即  增大，选项 B 正确；电源内部损耗的功率 P r =I 2 r 减小，选项 C 正确；当 R=r 时，输出功率最大，由于不知道滑动变阻器原来的阻值与电源的内阻 r的大小关系，所以不能确定输出功率的大小变化情况，故选项 D 错误. 8.【答案】30P R

    　P 0 【解析】当电键 S 1 断开、S 2 闭合时,电路中电流 I 1 =ER r ,P 0 =21I R=22( )E RR r 。当 S 1 闭合、S 2 断开时,电路中电流 I 2 =4ER r ,P 0 =22I 4R=224(4 )E RR r 。联立解得:r=2R,E=30P R 。当 S 1 、S 2 都断开时,电路中电流 I 3 =7ER r ,电源的总功率为 P=EI 3 = P 0 。

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