⑤P出与R的关系如图5所示.
图5
4.电源的效率
(1>任意电路:
η=
×100%=
×100%.
(2>纯电阻电路:
η=
×100%=
×100%Zzz6ZB2Ltk
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 1.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.dvzfvkwMI1
2.对于内、外电路上的固定电阻,其消耗的功率根据P=I2R来判断,与输出功率大小的判断方法不同.
典例剖析
图6
例2 在如图6所示的电路中,R1=2Ω,R2=R3=4Ω,当开关S接
a时,R2上消耗的电功率为4W,当开关S接b时,电压表示数为
4.5V,试求:
(1>开关S接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2>开关S接b时,电源的电动势和内电阻;
(3>当开关S接c时,通过R2的电流.
思维突破 对于直流电路的分析与计算,要熟练掌握串、并联电路的特点,知道这两种电路的电压、电流及电功率的分配关系,并能把较为复杂的电路化为简单、直观的串、并联关系.rqyn14ZNXI
跟踪训练2 如图7中电源的电动势为6V,内阻为1Ω,R1为2Ω,R2全阻值为3Ω,下列说法错误的是( >EmxvxOtOco
图7
A.当R2为1Ω时,R1消耗的功率最大
B.通过改变R2的阻值,路端电压的最大值为5V,最小值为4V
C.R2的阻值越小,R1消耗的功率越大
D.当R2的阻值为3Ω时,R2消耗的功率最大
考点三 涉及U-I图象的功率计算
考点解读
两种图线的比较:
图象上的特征
物理意义
电源U-I图象
电阻U-I图象
图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路电流的变化关系
电阻的电流随电阻两端电压的变化关系
图线与坐标轴交点
与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流
过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值
表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同
每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小
图线的斜率
内电阻r的相反数-r
表示电阻大小
典例剖析
例3 如图8所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象,则下列说法正确的是( >SixE2yXPq5
图8
A.电源的电动势为50V
B.电源的内阻为
Ω
C.电流为2.5A时,外电路的电阻为15Ω
D.输出功率为120W时,输出电压是30V
思维突破 在解决此类图象问题时,(1>要明确纵横坐标的物理意义.(2>要明确图象的截距、斜率,包围面积的物理意义.(3>根据物理规律写出反映纵横坐标物理量的关系式.(4>充分挖掘图象所隐含的条件.6ewMyirQFL
跟踪训练3 用标有“6V 3W”的灯泡L1、“6V 6W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图9甲所示的实验电路,其中电源电动势E=9V.图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线.当其中一个灯泡正常发光时( >kavU42VRUs
图9
A.电流表的示数为1AB.电压表的示数约为6V
C.电路输出功率为4WD.电源内阻为2Ω
21.含电容器电路的分析方法
图10
例4 如图10所示的电路中,R1、R2、R3是固定电阻,R4是
光敏电阻,其阻值随光照的强度增强而减小.当开关S闭
合且没有光照射时,电容器C不带电.当用强光照射R4且
电路稳定时,则与无光照射时比较( >
A.电容器C的上极板带正电
B.电容器C的下极板带正电
C.通过R4的电流变小,电源的路端电压增大
D.通过R4的电流变大,电源提供的总功率变小
方法提炼 含电容器电路的分析方法
1.电路的简化:
不分析电容器的充、放电过程时,把电容器处的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置处补上.y6v3ALoS89
2.电路稳定时电容器的处理方法:
电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,但电容器两端可能出现电势差.M2ub6vSTnP
3.电压变化带来的电容器的变化:
电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.0YujCfmUCw
4.含电容器电路的处理方法:
如果电容器与电源并联,且电路中有电流通过,则电容器两端的电压不是电源电动势E,而是路端电压U.eUts8ZQVRd
图11
跟踪训练4 如图11所示的电路中,电源的电动势为E、内电阻为
r,闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示
数为U,电容器C所带电荷量为Q.将滑动变阻器的滑动触头P
从图示位置向a端移动一些,待电流达到稳定后,则与P移动
前相比( >
A.U变小B.I变小C.Q不变D.Q减小
A组 电路的动态分析
1.如图12所示,电源的电动势为E,内电阻为r,两电表均可看做是理想电表.闭合开关,使滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动,在此过程中( >sQsAEJkW5T
图12
A.小灯泡L1、L2均变暗
B.小灯泡L1变暗,L2变亮
C.电流表A的读数变小,电压表V的读数变大
D.电流表A的读数变大,电压表V的读数变小
2.如图13所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻
器滑片P向右端移动时,下面说法中正确的是( >
A.电压表V1的读数减小,电流表A1的读数增大
图13
B.电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小
C.电压表V2的读数减小,电流表A2的读数增大
D.电压表V2的读数增大,电流表A2的读数减小
B组 闭合电路中电功率的分析与计算
3.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的
发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内,如图14
所示,根据图线可知( >
A.反映Pr变化的图线是c
图14
B.电源电动势为8V
C.电源内阻为2Ω
D.当电流为0.5A时,外电路的电阻为6Ω
4.一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( >GMsIasNXkA
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-
C组 含电容器电路的分析与计算
5.如图15所示,电源两端电压为U=10V保持不变,R1=4.0Ω,R2
=6.0Ω,C1=C2=30μF.先闭合开关S,待电路稳定后,再将S断
开,则S断开后,通过R1的电荷量为( >
A.4.2×10-4C
B.1.2×10-4C
C.4.8×10-4C
D.3.0×10-4C
6.如图16所示,两个相同的平行板电容器C1、C2用导线相连,开
始都不带电.现将开关S闭合给两个电容器充电,待充电平衡
后,电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态.再将开关S断
开,把电容器C2两板稍错开一些(两板间距离保持不变>,重新平衡后,下列判断正确的是( >
A.电容器C1两板间电压减小
B.电容器C2两板间电压增大
C.带电微粒将加速上升
D.电容器C1所带电荷量增大
D组 U-I图象的理解与应用
7.如图17所示为两电源的U-I图象,则下列说法正确的是
( >
A.电源①的电动势和内阻均比电源②大
B.当外接同样的电阻时,两电源的输出功率可能相等
图17
C.当外接同样的电阻时,两电源的效率可能相等
D.不论外接多大的相同电阻,电源①的输出功率总比电源②的输出功率大
8.如图18所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a、
b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下
列说法正确的是( >
图18
A.阴影部分的面积表示电源输出功率
B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C.当满足α=β时,电源效率最高
D.当满足α=β时,电源效率小于50%
课时规范训练
(限时:
30分钟>
1.下列关于电源电动势的说法中正确的是( >
A.在某电源的电路中,每通过2C的电荷量,电源提供的电能是4J,那么这个电源的电动势是0.5V
B.电源的路端电压增大时,其电源的电动势一定也增大
C.无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变
D.电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多
2.两个相同的电阻R,当它们串联后接在电动势为E的电源上,通过一个电阻的电流为I;若将它们并联后仍接在该电源上,通过一个电阻的电流仍为I,则电源的内阻为( >TIrRGchYzg
A.4RB.RC.
D.无法计算
3.将三个不同的电源的U-I图线画在同一坐标中,如图1所示,
其中1和2平行,它们的电动势分别为E1、E2、E3,它们的内
阻分别为r1、r2、r3,则下列关系正确的是( >
A.r1=r2r2>r3
C.E1>E2=E3D.E1=E2图2
4.在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(设E、r是定值>向变
化的外电阻供电时,关于电源的输出功率P随外电阻R变化
的规律如图2所示,则( >
A.当R=r时,电源有最大的输出功率
B.当R=r时,电源的效率η=50%
C.电源的功率P′随外电阻R的增大而增大
D.电源的效率η随外电阻R的增大而增大
5.(2018·上海单科·5>在如图3所示的闭合电路中,当滑片P向右移动时,两电表读数的变化是( >7EqZcWLZNX
A.
变大,
变大
图3
B.
变小,
变大
C.
变大,
变小
D.
变小,
变小
图4
6.(2018·安徽·18>如图4所示,M、N是平行板电容器的两个极板,
R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带
正电的小球悬于电容器内部.闭合开关S,小球静止时受到悬线
的拉力为F.调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是( >
A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大
B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小
C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大
D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小
7.(2018·上海单科·12>如图5所示电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑
动触头P从最高端向下滑动时,( >
A.电压表V读数先变大后变小,电流表A读数变大
图5
B.电压表V读数先变小后变大,电流表A读数变小
C.电压表V读数先变大后变小,电流表A读数先变小后变大
D.电压表V读数先变小后变大,电流表A读数先变大后变小
8.如图6所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的
滑片P由a向b移动的过程中,下列各物理量变化情况为( >
图6
A.电流表的读数一直减小
B.R0的功率先减小后增大
C.电源输出功率先增大后减小
D.电压表的读数先增大后减小
9.如图7甲所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为半导体热敏材料制成的传感器,电阻R2随温度t变化的图线如图乙所示.电流表为值班室的显示器.a、b之间接报警器,当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是( >lzq7IGf02E
图7
A.I变大,U变大B.I变大,U变小
C.I变小,U变大D.I变小,U变小
10.在电学探究实验课中,某组同学在实验室利用如图8甲所示的电路图连接好电路,并用于测定定值电阻R0,电源的电动势E和内电阻r.调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据,另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据.根据所得数据描绘了如图乙所示的两条U-I直线.则有( >zvpgeqJ1hk
甲 乙
图8
A.图象中的图线乙是电压表V1的测量值所对应的图线
B.由图象可以得出电源电动势和内阻分别是E=1.50V,r=1.0Ω
C.图象中两直线的交点表示定值电阻R0上消耗的功率为0.75W
D.图象中两直线的交点表示在本电路中该电源的效率达到最大值
复习讲义
基础再现
一、
基础导引 (1>× (2>× (3>√ (4>×
知识梳理 1.其它形式 电势能 2.
3.把其它形式的能转化成电势能 4.标NrpoJac3v1
二、
基础导引 AC
知识梳理 (1>正比 反比 (2>
U外+U内 (3>①减小 增大 ②增大 减小
(4>减小 ①电动势E②短路电流Im③内阻r1nowfTG4KI
思考:
不变.斜率的绝对值仍表示电源内阻.
课堂探究
例1 A
跟踪训练1 D
例2 (1>1A 4V (2>6V 2Ω
(3>0.5A
跟踪训练2 A
例3 ACD
跟踪训练3 CD
例4 B
跟踪训练4 B
分组训练
1.BD
2.AD
3.ACD
4.AD
5.A
6.BCD
7.AD
8.A
课时规范训练
1.C
2.B
3.AC
4.ABD
5.B
6.B
7.A
8.BD
9.D
10.B
申明:
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