电源输出功率与外电阻的关系
山东省安丘市第二中学2024学年物理高二第一学期期末检测模拟试题含解析
山东省安丘市第二中学2024学年物理高二第一学期期末检测模拟试题注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图是某电源的伏安特性曲线和接在此电源上的电阻的U-I图像，则下列结论错误的是( )A.电源的电动势为6.0V．B.电源的内阻为12ΩC.电路的输出功率为1.4WD.电路的效率为93.3﹪2、如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂金属验电箔，若使带正电的绝缘金属球A靠近导体M端，可能看到的现象是（）A.只有M端验电箔张开，且M端带正电B.只有N端验电箔张开，且N端带负电C.两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电D.两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电3、倾斜金属导轨表面光滑，与水平方向夹角为30°，上端连一电源，电源电动势为1.5V，电源内阻1Ω，导轨宽度d=1m，阻值可忽略不计，金属棒质量为0.1kg，与导轨接触良好且电阻为2Ω，空间存在竖直向上的匀强磁场，若金属棒刚好能静止在导轨上，磁感应强度B的大小（）A.1T 3C.233TD.23T4、下表是某电饭锅铭牌上的部分内容，根据表中信息可得该电饭锅的额定电流为（ ）A.0.2 AB.0.5 AC.2.0 AD.5.0 A5、如图所示,质量均为m 的两木块a 与b 叠放在水平面上,a 受到水平向右的力的作用,b 受到水平向左的力的作用,两力大小均为F 。
现两木块保持静止状态,则( )A.a 、b 之间无静摩擦力B.a 、b 之间一定存在静摩擦力C.b 与地面之间一定存在静摩擦力D.b 受到的合外力比a 受到的合外力大6、如图所示，A 为电磁铁，C 为胶木秤盘，A 和C （包括支架）的总质量为m 总；B 为铁块，质量为m ，整个装置用轻绳悬挂于点O ，当电磁铁通电时，铁块被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F 的大小为（ ）A.F m g =总B.()m g F m m g <<总总＋C.()F m m g =总＋D.()F m m g >总＋二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。
人教版高二物理变压器专题练习题含答案
人教版高二物理变压器专题练习题含答案一、单选题1．如图甲所示，为某手机无线充电装置简化工作原理图，充电基座线圈接上如图乙所示的家用交流电，受电线圈接一理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）给手机电池充电，基座线圈与受电线圈的组合可视为理想变压器。
已知该手机电池的充电电压为5V，下列说法正确的是（）A．该无线充电装置主要利用了电磁感应中的自感现象B．家用交流电电流方向每秒变化50次C．该无线充电装置的输出电压的峰值为52VD．基座线圈和受电线圈的匝数比为311：102．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为12n n、，定值电阻1R，滑动变阻器2R，、端输入电压有效值恒定的交变电流，当滑动变图中电流表、电压表均为理想电表．在a b阻器2R的滑片P向下滑动时，则（）A．电压表示数减小B．电流表示数减小C．1R消耗的功率减小D．电源的输出功率减小3．如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡1L和2L，当原线圈a、b端输入电压U为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均正常发光，则（）A．原、副线圈的匝数之比为7：1B．原、副线圈的匝数之比为6：1C．此时灯泡1L和2L的功率之比为7：1D．此时灯泡1L和2L的功率之比为6：14．如图甲所示为一台小型发电机构造示意图。
磁极N、S间的磁场看成匀强磁场，磁感应强度大小为1(T)10π，线圈共10匝，矩形线圈的面积为S。
该发电机产生的感应电动势图象如图乙所示，该交流电通过自耦变压器对一定值电阻R供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是（）A．矩形线圈面积为212mB．电阻中电流方向每秒钟改变100次C．线圈从0=t开始后转过180︒的过程中，电压表的读数先增大后减小D．当变压器滑片P向上滑动时、电阻R消耗的功率减小5．如图所示，理想变压器的原线圈接人u=2002sin100πt（V）的交变电压。
原副线圈匝数比为4:1，电阻R0=5Ω，电阻箱R的最大阻值为50Ω，则（）A．副线圈两端的电压有效值为2B．副线圈中电流方向每秒钟改变314次C．当R=20Ω时，原线圈中的电流有效值为0.25AD．当R=5Ω时，电阻箱R消耗的电功率最大6．图所示为一理想变压器，其中a、b、c为三个额定电压相同的灯泡，输入电压m sin100t(V)u Uπ=。
4、电源的有效功率及效率
R r
Pm
E2R2Fra bibliotekR r
4Rr
2
E2 E2 4r 4r
可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示， P出 而当内外电阻相等时， 2 Pm E 电源的输出功率最大为
4r
O r R
⑵电源的效率：
（最后一个等号只适用于纯电阻电路）
P U R PE E R r
解:1.将R看作内电阻的一部分,则 r1=r+R=100 Ω, 当R0 =100 Ω时,
可变电阻的消耗热功率最大为 P=E2/4r1=25/400=1/16 w 2. R上消耗的热功率最小,则 电流最小,总电阻最大,
E=5V
r=10 Ω
R0
R=90 Ω
P=[E/(R0+R+r)]2 (R+r)=0.01w
一、电源的工作特性
1、电源的输出电流与外电路电阻
E I= ． R +r
E E
2、电源的路端电压与外电路电阻
RE U= ． R +r
E E
3、电源的路端电压与输出电流
U E Ir
E E
E/2r
E/r
4.电源的功率和效率 ①电源的总功率 PE=EI ⑴功率： ②电源的输出功率P出=UI ③电源内部消耗的功率Pr=I 2r 电源的输出功率，P
例1:如图所示直线A为电源的U--I图线,直线B为电阻的 U--I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输 出功率和电源的效率分别是: （ ） A. 4W, 33% B. 2W, 33.3% C. 2W, 67% D. 4W, 67% 解:由图线可知R =1 Ω, E=3V r=0.5
虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率,
人教版 物理选修3-1 第二章 恒定电流
第三节 欧姆定律（部分电路）
U 1、电阻的定义式： R = 、电阻的定义式： I
U
R1
R2
2、导体的伏安特性曲线 、 图象） （I—U图象） 图象 线性元件； 线性元件； 非线性元件。 非线性元件。 o
I I0
R1
I
R2
图象上任一点都满足欧姆定律： 图象上任一点都满足欧姆定律：
o
U0
U
U0 R0 = I0
第七节 闭合电路欧姆定律
P 出 外电阻的关系 （1）电源输出功率与外电阻的关系 ）电源输出功率与外电阻 Pm E 2R 2
7、电源的输出功率 、
P − R 图象
P = UI = I R = 出
2
E = (R − r )2 + 4r R
(R + r)
2
o
r
R
E2 当R=r 时，电源的输出功率最大为 Pm = 4r R × 100% = 50% 此时， 此时，电源的工作效率为 η = R+r
第七节 闭合电路欧姆定律
8、电路分析 、 （3）电路故障分析 ） ①短路
A
V
I ≠ 0，U = 0
②断路
I
V
I = 0，U ≠ 0
A
I
第八节 多用电表的原理
1、欧姆表 、 （1）结构 ） 欧姆表由电流表 、电池、 欧姆表由电流表G、电池、 电流表 调零电阻R，刻度盘和 调零电阻 ，刻度盘和红、 黑表笔组成。 黑表笔组成。 （2）原理 闭合电路欧姆定律 ） E E Ig = = R + Rg + r R内 欧姆表的内阻 R内 = R + Rg + r Rx与Ix一一对应！ 一一对应！
高中必修第三册《2 闭合电路的欧姆定律》优质课教案教学设计
7闭合电路的欧姆定律[学习目标] 1.会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定律.2.理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律．(重点)3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算．(难点)一、闭合电路的欧姆定律1.描述闭合电路的几个基本物理量用导线把电源、用电器连接起来就构成了闭合电路，如图所示．(1)内电路：电源内部的电路叫作内电路，其电阻叫作内电阻，通常用r表示．表示Ir，它是内电路的电势降落，称为内电压．闭合电路中，通常用U内(2)外电路：电源两极之间的外部电路叫作外电路，其电阻叫作外电阻．表示IR，它是外电路的电势降落，称为外电压，闭合电路中，通常用U外也常称为路端电压，简单地记为U.2.闭合电路中的能量转化如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt.3．闭合电路的欧姆定律(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：I ＝E R ＋r；适用范围：纯电阻电路． (3)常用的变形公式：E ＝U 外＋U 内或U 外＝E －Ir ；适用范围：任何闭合电路．二、路端电压与负载的关系1．路端电压与外电阻的关系：U 外＝E －U 内＝E －E R ＋rr . 结论：①R 增大→U 外增大；②外电路断路时U 外＝E ；③外电路短路时U 外＝0.2．路端电压与电流关系(1)公式：U 外＝E －Ir .(2)图象(U -I 图象)：如图所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E ，斜率的绝对值表示电源内阻r .1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电动势越大，闭合电路的电流就越大． (×)(2)电源的内阻越大，闭合电路的电流就越小． (×)(3)电源一定时，负载电阻越大，电流越小．(√)(4)电源发生短路时，电流为无穷大． (×)(5)外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势． (×)2．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV ，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是( )A ．0.10 VB ．0.20 VC ．0.30 VD ．0.40 V D [电源电动势为0.8 V ，根据I 短＝E r ，解得r ＝E I 短＝20 Ω，所以U ＝R R ＋rE ＝0.4 V ，D 正确．]3．(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U -I 图象，则下列说法中正确的是()A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2C．电动势E1>E2，内阻r1<r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大AD[由图象可知两电源的U-I图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流，则A项正确．又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源1的内阻，则可知B、C项错误．由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量，可知D项正确．]对闭合电路欧姆定律的理解1.几种形式说明`(1)E＝U＋U内(2)I＝E R＋r(3)U＝E－Ir (U、I间关系)(4)U＝RR＋rE (U、R间关系)(1) I＝ER＋r和U＝RR＋rE只适用于外电路为纯电阻的闭合电路(2) 由于电源的电动势E和内电阻r不受R变化的影响，从I＝ER＋r不难看出，随着R的增加，电路中电流I减小(3) U＝E－Ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路(1) 外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故，一般不允许这种情况发生．(2) 外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算．【例1】如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A．当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内电阻．思路点拨：(1)两表读数增减的分析：①开关S断开后，外电阻的变化：由R1、R2并联变化为只有R1接入电路，电阻变大；②两表读数的变化：电流表读数减小，电压表读数变大．(2)电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流，它们之间的关系满足闭合电路欧姆定律，即U＝E－Ir.[解析]当S闭合时，R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小．当S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得：U ＝E －Ir ，即1.6＝E －0.4r ①当S 断开时，只有R 1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U ′＝E －I ′r ，即1.6＋0.1＝E －(0.4－0.1)r ② 由①②得：E ＝2 V ，r ＝1 Ω.[答案] 2 V 1 Ω闭合电路问题的求解方法(1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流．(2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求．(3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流．1.如图所示的电路中，电阻R 1＝9 Ω，R 2＝15 Ω，电源电动势E ＝12 V ，内电阻r ＝1 Ω.求当电流表示数为0.4 A 时，变阻器R 3的阻值多大？[解析] 对R 2，有U 2＝I 2R 2＝0.4×15 V ＝6 V则R 1和r 上的电压U ＝E －U 2＝(12－6) V ＝6 V故总电流I 1＝U R 1＋r ＝69＋1A ＝0.6 A流过R3的电流I3＝I1－I2＝(0.6－0.4) A＝0.2 A故R3＝U2I3＝60.2Ω＝30 Ω.[答案]30 Ω闭合电路的动态变化和每一部分的电流、电压都发生变化．其分析的一般思路为：(1)明确电路结构，即电路各元件的连接方式；(2)明确局部电阻的变化和外电路总电阻R总的变化；(3)运用I总＝ER总＋r判断I总的变化；(4)运用U内＝I总r判断U内的变化；(5)运用U外＝E－U内判断U外的变化；(6)运用电学公式实行定性分析各支路相关量变化．【例2】如图所示的电路中，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大思路点拨：(1)滑动变阻器的滑动端向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻减小．(2)分析电路的动态变化的一般思路是“先局部后整体再局部”．A[滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，R0接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，电流表的示数变小，A正确．]直流电路的动态分析思路基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况．2.(多选)在如图所示的电路中，闭合S，A、B、C三只灯均正常发光，当可变电阻R′的滑动触头上移时，对A、B、C三只灯亮度的变化，下列叙述正确的是()A．A灯变亮B．B灯变亮C．C灯变亮D．三灯均变暗AC[滑动触头上移，R′变大，则R总变大，I总＝ER总减小，U内＝I总r减小，U外＝E－U内增大，A灯变亮，A正确；I支＝I总－I A，I支减小，B灯与R 并联部分的电压减小，C灯与R′并联部分电压增大，故B灯变暗，C灯变亮，C正确，B、D错误．]电源的有关功率和电源的效率1.电源的有关功率和电源的效率(1)电源的总功率：P总＝IE＝I(U内＋U外)．(2)电源的输出功率：P出＝IU外．(3)电源内部的发热功率：P′＝I2r.(4)电源的效率：η＝P出P总＝U外E，对于纯电阻电路，η＝RR＋r＝11＋rR.2．输出功率和外电阻的关系在纯电阻电路中，电源的输出功率为P＝I2R＝E2(R＋r)2R＝E2(R－r)2＋4RrR＝E2(R－r)2R＋4r.(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，P m＝E2 4r.(2)当R>r时，随着R增大，P减小．(3)当R<r时，随着R增大，P增大．【例3】电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R0＝3 Ω.甲乙(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？思路点拨：(1)由题图乙可求出电源的电动势和内电阻，注意纵轴坐标原点不从0开始．(2)R0为定值电阻，其电流越大，消耗功率越大．(3)对电源来说，R ＋R 0为电源外电阻，当r ＝R 0＋R 时，电源输出功率最大．[解析] (1)由题图乙知电源的电动势和内阻为：E ＝20 V ，r ＝20－52Ω＝7.5 Ω 由题图甲分析知道，当R ＝0时，R 0消耗的功率最大，最大值为P ′max ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 0＋r 2R 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫203＋7.52×3 W ≈10.9 W. (2)当r ＝R ＋R 0，即R ＝4.5 Ω时，电源的输出功率最大，最大值为P max ″＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 0＋R ＋r 2(R 0＋R ) ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫203＋4.5＋7.52×(3＋4.5)W ≈13.3 W. [答案] (1)0 10.9 W (2)4.5 Ω 13.3 W上例中，当R 为何值时，R 消耗的功率最大？最大值为多少？提示：把R 0看作电源内电阻，则电源的等效内阻为r ′＝r ＋R 0＝10.5 Ω 即当R ＝r ′＝10.5 Ω时，R 消耗的功率最大，最大功率P max ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 0＋R ＋r 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2010.5＋10.52×10.5 W ＝9.5 W.3.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少？ (3)电源的效率η多大？[解析] (1)由A 的图线可读出电源电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝E I m ＝36Ω＝0.5 Ω 从图象的交点可读出路端电压U ＝2 V ，电路电流I ＝2 A则电源的输出功率为P 出＝UI ＝4 W.(2)电源内部损耗的电功率P 内＝I 2r ＝2 W.(3)电源的总功率为P 总＝IE ＝6 W故电源的效率为η＝P 出P 总×100%≈66.7%.[答案] (1)4 W (2)2 W (3)66.7%电路故障问题路、电阻器内部断路、接触不良等，判断故障的基本方法有两种．1．仪表检测法(1)电压表是由灵敏电流计G 和分压电阻R 0串联组成的，内部结构如图甲所示．甲 乙(2)用电压表检测如图乙所示，合上开关S ，若电压表有示数，说明电路中有电流通过电压表，电路为通路(电压表作为一个高电阻把开关和电源接通了)，则开关S 和导线不断路，灯L 断路即故障所在．2．假设法已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理．推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路．直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法．【例4】 如图所示，电灯L 标有“4 V 1 W ”，滑动变阻器R 的总电阻为50 Ω.当滑片P 滑至某位置时，L 恰好正常发光，此时电流表示数为0.45 A ．由于外电路发生故障，电灯L 突然熄灭，此时电流表示数变为0.5 A ，电压表示数为10 V ．若导线连接完好，电路中各处接触良好．试问：(1)发生的故障是短路还是断路？发生在何处？(2)发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？(3)电源的电动势和内电阻为多大？[解析] (1)电路发生故障后，电流表读数增大，路端电压U ＝U 2＝I 2R 2也增大，因此外电路总电阻增大，一定在外电路某处发生断路．由于电流表有读数，R 2不可能断路，电压表也有读数．滑动变阻器R 也不可能断路，只可能是电灯L 发生断路．(2)L 断路后，外电路只有R 2，因无电流流过R ，电压表示数即为路端电压U 2＝U 端＝10 V ，R 2＝U 2I 2＝100.5Ω＝20 Ω. L 未断路时恰好正常发光，U L ＝4 V ，I L ＝P U ＝0.25 AU 端′＝U 2′＝I 2′·R 2＝0.45×20 V ＝9 VR ＝U R I R＝U 端′－U L I L ＝9－40.25 Ω＝20 Ω. (3)根据闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir .故障前E＝9＋(0.45＋0.25)r，故障后E＝10＋0.5r.得r＝5 Ω，E＝12.5 V.[答案](1)电灯L发生断路(2)20 Ω(3)12.5 V 5 Ω如果某用电器被短路，则它两端的电压为零；如果电路中某处断路(且只有一处)，则断路处电压不为零，这是解决故障问题的主要依据．4.如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的．现在突然发现灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是()A．R3断路B．R1短路C．R2断路D．R1、R2同时短路C[灯泡A比原来暗了些，说明灯泡A的电流和电压变小；灯泡B比原来亮了些，说明灯泡B的电压和电流变大．采取代入排除法，将选项逐个代入分析：R3断路→R外增大→R总变大→I总减小→U外变大，则易知灯泡A、B两端电压变大，由此可知两灯均变亮，故A错误；R1短路→R外减小→R总减小→I总增大，易知通过灯泡A和B的电流变大，两灯变亮，B错误；同理分析可知C 选项正确，D选项错误．]课堂小结知识脉络1.理解闭合电路欧姆定律．2．分析闭合电路的动态变化问题．3．闭合电路中的功率分析与计算．4．电路中的故障分析.1．关于电源的电动势，下列说法中正确的是()A．电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的电压的大小，所以当电源接入电路时，电动势的大小将发生变化B．电路闭合时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源电动势的值C．电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量D．在闭合电路中，电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实际上就是电压C[直接利用电动势的概念分析判断可知，选项C正确．]2.(多选)如图所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则()A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等B．电流都是I1时，两电源内电压相等C．电路A的电源电动势大于电路B的电源电动势D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻ACD[在路端电压与总电流的关系图线(U-I)中，图线在U轴上的截距表示电动势E，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见E A>E B，r A>r B.图中两直线的交点坐标为(I1、U1)，由R＝UI可知，路端电压都为U1时，它们的外电阻相等．由U′＝Ir可知，电流都是I1时，因r不相等，故两电源内电压不相等．所以选项A、C、D正确．]3.如图所示是一实验电路图．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是()A．路端电压变小B．电流表的示数变大C．电源内阻消耗的功率变小D．电路的总电阻变大A[滑动触头由a端滑向b端的过程中，R1值减小，因此电路总电阻变小，D错误；干路电流变大，路端电压变小，A正确；内阻消耗的功率变大，C错误；定值电阻R3两端的电压变小，电流表示数变小，B错误．]4．一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和内电阻r为()A．E＝2.4 V，r＝1 ΩB．E＝3 V，r＝2 ΩC．E＝2.4 V，r＝2 ΩD．E＝3 V，r＝1 ΩB[外电路断开时的路端电压等于电动势，即E＝3 V，接上8 Ω的负载电阻后，路端电压U＝E－UR r＝2.4 V，可得r＝2 Ω，B正确．]。
恒定电流知识点复习
恒定电流知识点复习（选修3-1）一、电源、电流和电动势①电流： 产生条件：有自由点荷+导体两端有电势差（导体内有电场）I qt=（定义式） 方向：习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 方向不随时间而改变的电流叫直流；大小和方向都不随时间改变的电流叫做恒定电流。
电流强度的微观表达式为：nqvs I =（n 为导体单位体积内的自由电荷数，q 是自由电荷电量，v 是自由电荷定向移动的速率，S 是导体的横截面积）。
②电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
③电动势：非静电力所做的功W 与被移送的电荷q 的比值叫电源的电动势，qW E 非=，表示电源把其它形式的能（通过非静电力做功）转化为电能的本领大小。
二、欧姆定律：RUI =（适用于金属导体、电解质溶液） 导体的伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I ，横坐标表示电压U ，这样画出的I-U 图象叫做导体的伏安特性曲线。
线性元件：伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件；非线性元件：伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比的电学元件。
三、串并联电路电压表：如果给小量程电流表（表头）串联一个分压电阻R （阻值较大），就可以用来测量较大的电压了。
加了分压电阻并在刻度板上标出电压值,就把电流表改装成了电压表，ggR I UR -=。
（g I 、g R 为表头的满偏电流和内阻，U 为电压表的量程）电流表：如果给小量程电流表（表头）并联一个分流电阻R （阻值较小），就可以用来测量较大的电流，gI I UR -=。
（I 为电流表的量程）四、焦耳定律①电功：IUt W = 电功率：IU P =②焦耳定律：Rt I Q 2= ③电功和电热的关系:纯电阻电路：电功等于电热（电流做功将电能全部转化为电路的内能）t RU Rt I IUt W 22===非纯电阻电路：电灯L 和电动机M 的串联电路中,电能各转化成什么能?（电流通过电灯L 时,电能转化为内能再转化为光能；电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能） 机械能+=Q W (Rt I IUt 2>)五、电阻定律 SlR ρ= （电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量，单位：欧·米（Ω·m ） 材料的电阻率随温度的变化而改变：某些材料的电阻率会随温度的升高而变大（如金属材料，用来制金属温度计）；某些材料的电阻率会随温度的升高而减小（如半导体材料、绝缘体等）；而某些材料的电阻率随温度变化极小（如康铜合金材料，制成标准电阻）。
高中物理—闭合电路欧姆定律——图像的处理
一、闭合电路中的U －I 图像图中a 为电源的U －I 图象；b 为外电阻的U －I 图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的_________和_________；a 的斜率的绝对值表示_________大小，截距表示电源_________的大小；b 的斜率的绝对值表示_________的大小【答案】总电流；路端电压；内阻；电动势；外电阻一、伏安特性曲线 1、I －U 图线：以电流为纵轴、电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I －U 图线，如下图所示。
线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用欧姆定律。
（图左） 非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用欧姆定律。
（图右）知识点一：电阻的伏安特性曲线知识点讲解知识点回顾闭合电路欧姆定律——图像的处理O I U 0 M （I 0,U 0）β α b a I 0 I m二、电阻阻值的计算上图中，图线a 、b 表示线性元件，图线c 、d 表示非线性元件；对于线性元件IUI U R ∆∆==，对于非线性元件：IU I U R ∆∆≠=。
图像的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故R a <R b ，图线c 的电阻减小，图线d 的电阻增大。
注意：伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻。
在曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数。
【例1】一只标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，加上的电压U 由零逐渐增大到220 V 。
在此过程中，电压U 和电流I 的关系可用图线表示。
在如图所示的四个图线中，肯定不符合实际的是 （）（多选）【难度】★★ 【答案】ACD【解析】由电阻的定义式R ＝UI 知：在U －I 图像上，某一点的纵坐标U 和该点的横坐标I 的比值U I就对应着电阻值R 。
由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220 V 时，灯丝的温度不断升高，电阻将不断增大，A 图像表示U I为一定值，说明电阻不变，不符合要求；C 图像上各点的U I 值随U 的增大而减小，也不符合实际；D 图像中的U I的值开始随U 的增大而增大，后来随U 的增大而减小，也不符合实际；只有B 图像中U I的值随U 的增大而变大，符合实际，应选A 、C 、D 。
闭合电路的欧姆定律
闭合电路动态分析
在如图所示的电路中，将开关S由 断开变为闭合后，分析流经各个 电阻的电流及它们两端电压的变 化。电源的电动势及内阻不变。
R1
S
R2 R3
E r R4
闭合电路动态分析
A
R
R
在如图所示的电路中，将电阻R0 的滑片向下滑，分析电压表与电
V
R0
流表示数的变化。电源的电动势
及内阻不变。
R
R
外电阻越大，电流越小，外电压越大； 效率越大。
输出功率最大时：
当R
r时，I
E 2r
，U
E 2
，P出
E2 4r
；
50%
常见几种功率的分析
当滑动变阻器的滑片P左右滑动 时，分析电源输出功率，R1的 功率，R2的功率的变化。
R1
R2 P
Er
1、定值电阻功率最大的条件： P=I2R 通过定值电阻的电流最大
当R 时，P出 0；断路
当R
r时，P出
E2 4r
；输出功率最大
三个关系的区别与联系
P出 EI I 2r
所有电路
P出
E r
U
1U 2 r
所有电路
P出
E2 (R r)2
4r
R
纯电阻电路
在纯电阻电路中，三个特殊状态的联系：
当R
0时，I
E r
，U
0，P出
0；
短路
当R 时，I 0，U E，P出 0； 断路
3、规律： 当U 0时，P出 0； 短路
当U E时，P出 0； 断路
当U
E 2
时，P出
E2 4r
；输出功率最大
三、输出功率与电阻关系 P出 — R
闭合电路的应用2
知识回顾:
闭合电路欧姆定律 (1)内容： (2)公式： 闭合电路的电流与电源电动势成正比， 与内、外电路的电阻之和成反比. I＝E/(R+r) 纯电阻电路. ① E=U外+U内 ② U内＝Ir=Er/(R+r) ③ U外=E-Ir
(3)适用条件：
(4)表达形式：
路端电压U与电流I的关系图象
电流表的示数 先减小后增大
问：若ac间接入一个定 值电阻R1，bc间接入一 个定值电阻R2，则电流 表片P由a端滑 至B端，电压表V1示数变化的绝对值为△U1，电 压表V2示数变化的绝对值为△U2，则下列说法正 确的是( BD ) A．L1、L3变暗，L2变亮 B．L3变暗，L1、L2变亮 C．△U1＜△U2 D．△U1＞△U2
规律总结：
应用闭合电路欧姆定律解题时，先画出 等效电路图，结合电路列出方程即可， 一定不要忘记电源内阻。
小结：
1． 闭合电路欧姆定律的公式及应用 2．电源的外特性曲线 3．闭合电路动态分析问题的方法 4．电源输出最大功率问题的方法
如图3所示的电路，已知电源的电动势E和 内电阻r恒定，R0是定值电阻，R是滑动变 阻器，当滑动头从a移到b的过程中，电流 表的示数如何变化？
当R=r时， 电源的输出功率最大为
电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示 P出 Pm R1R2=r2时P1=P2 r
O
R
⑵电源的效率：
电源的最大输出功率和用电器的最大功率
典例剖析 例2、如图所示，已知电源内阻r=2 Ω，定值电阻 R1=0.5 Ω，求： (1)当滑动变阻器的阻值R2为多大时，电阻R1消耗的 功率最大？ R2=0 (2)当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最 R2=2.5 Ω 大? (3)当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大? R2=1.5 Ω
(完整版)周绍敏电工基础第二版-全部-教案
课题1－1电路1－2电流教学目标1．路的组成及其作用，电路的三种基本状态。
2．理解电流产生的条件和电流的概念，掌握电流的计算公式。
教学重点1．电路各部分的作用及电路的三种状态。
2．电流的计算公式。
教学难点对电路的三种状态的理解。
第一节电路一、电路的组成1．电路：由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。
2．电路的组成：电源、用电器、导线、开关（画图讲解）。
(1) 电源：把其他形式的能转化为电能的装置。
如：干电池、蓄电池等。
(2) 用电器：把电能转变成其他形式能量的装置，常称为电源负载。
如电灯等。
(3) 导线：连接电源与用电器的金属线。
作用：把电源产生的电能输送到用电器。
(4) 开关：起到把用电器与电源接通或断开的作用。
二、电路的状态（画图说明）1．通路（闭路）：电路各部分连接成闭合回路，有电流通过。
2．开路（断路）：电路断开，电路中无电流通过。
3．短路（捷路）：电源两端的导线直接相连。
短路时电流很大，会损坏电源和导线，应尽量避免。
三、电路图1．电路图：用规定的图形符号表示电路连接情况的图。
2．几种常用的标准图形符号。
第二节电流一、电流的形成1．电流：电荷的定向移动形成电流。
（提问）2．在导体中形成电流的条件(1) 要有自由电荷。
(2) 必须使导体两端保持一定的电压（电位差）。
二、电流1．电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。
qI =t2．单位：1A = 1C/s；1mA = 10-3 A；1μA = 10-6A3．电流的方向实际方向—规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。
提问：金属导体、电解液中的电流方向如何？参考方向：任意假定。
4．直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。
（画图说明练习习题（《电工基础》第2版周绍敏主编）1．是非题(1) ～ (3)小结1．电路的组成及其作用。
2．电路的三种工作状态。
3．形成电流的条件。
4．电流的大小和方向。
5．直流电的概念。
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电源输出功率与外电阻的关系
一、电源的最大输出功率
在电源负载为纯电阻时，电源的输出功率与外电阻R的关系是：P出=I2R=由此式可以看
出，当外电阻等于内电阻（即R=r）时，电源输出功率最大，最大输出功率为. 电源的输出
功率P出与外电阻R的关系可以用P出—R图象表示，如图1所示. 由图象可知，对应于电源
的非最大输出功率P可以有不同的外电阻R1和R2，且R1R2=r2（请同学们自己证明）. 由图
象还可以看出，当R
注意：1. 推导此关系式时，R是可变电阻，r是定值电阻. 当外电阻等于内电阻，即
R=r时，电源输出功率最大，最大输出功率为；若R与r不相等，则R值越接近r的值，P
出
越大.
2. 电源的输出功率与电源的效率是完全不同的物理量. 电源的效率，所以当R增大时，
效率提高. 当R=r时，电源有最大输出功率，但效率仅为50％，效率并不高.
二、电源的外特性曲线
如图2所示，在电源的外特性曲线上某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，
图中阴影矩形的面积表示电源的输出功率，当时，电源输出功率最大. （请同学们想一想，
为什么？）
例1、如图3所示，电源的电动势E=2V，内阻r=1Ω，定值电阻R0=2Ω，变阻器R的阻值
变化范围为0~10Ω，求：
（1）变阻器R的阻值为多大时，R0消耗的功率最大？
（2）变阻器R的阻值为多大时，R上消耗的功率最大？是多少？
（3）变阻器R的阻值为多大时，电源的输出功率最大？是多少？
解析（1）R0消耗的功率，由于R0是定值电阻，故R0两端的电压越大，R0消耗的功率P
0
越大. 而路端电压随着外电阻的增大而增大，所以当R=10Ω时，R0消耗的功率最大.
（2）可以把电源和定值电阻R0合起来看作一个等效电源，等效电路图如图4所示，等
效电源的电动势E′=，等效内阻r′=，当R=r′时，即Ω时R上消耗的功率最大，
（3）当外电路电阻与内电路电阻相等时，电源输出功率最大，即时，代入数值得：R=2
Ω时，电源输出功率最大. 最大输出功率
例2、如图5所示的电路中，当电键K断开和闭合时，电源的输出功率完全相同. 已知R1=9
Ω，R2=Ω，求当K断开时R1上消耗的功率P和K闭合时R1上消耗的功率P1之比.
解析：K闭合时，R1、R2并联，其并联电阻为4Ω，由于当电键K断开和闭合时，电源
的输出功率完全相同，据可得6Ω，所以有：当K断开时R1上消耗的功率·；当K闭合时
R1上消耗的功率，所以有：
3、（2005江苏物理卷）如图所示，R为电阻箱，○V为理想电压表．当电阻箱读数为R1=2Ω
时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V．求：
(1)电源的电动势E和内阻r。
(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?
解：（1）由闭合电路欧姆定律： 111UEUrR 222UEUrR
联立上式并代入数据解得：6EV 1r
（2）由电功率表达式：22()EPRRr
将上式变形为：22()4EPRrrR
由上式可知1Rr时P有最大值
2
94mEPWr
在电路的学习中，有一类涉及到求解电路中某个用电器消耗功率的最大值问题。此类问
题可根据功率的计算公式利用数学函数求极值的方法得解，但若能结合图像、数形结合将给
此类问题的解决带来很大的方便。
问题的提出：在图1所示的闭合回路中，已知电源电动势为E，
电源内电阻为r，滑动变阻器的最大阻值为R且R>r，问当滑动变阻
器阻值取多少时电源的输出功率最大？
E r
R
。
s
图1
分析与解答：此题中求电源的输出功率最大值即滑动变阻器R消耗的功率最大值，根据
功率的计算公式RIP2和闭合电路的欧姆定律rREI可得222rRRERrREP。
我们对上式作一变换即RRrrRErRREP42222可见当R=r时，电源的输出功率即滑动
变阻器消耗的功率达最大值rEPm42。
现在我们对RRrrRErRREP42222式子加以讨论分析如下：（1）当R>r时，由数
学知识可知R增大时P减小；R减小时P增大。（2）当R
R
RrRrErRREP42222
，由数学知识可知当R增大时，P增大；R
减小时，P减小。根据上述的讨论结果，我们可大致的作出电源的输出
功率P和外电阻的关系图像，如图2所示。
由图2可知，对同一个电源而言当外电阻取两不同阻值时，电源消
耗的功率却是相同的。当外电阻分别取R1和R2时，据222121RIRI可得
2221
2
1
RrRERrRE
，可得到21RRr。
拓展应用1：如图3所示，已知电源电动势E，内阻r，R0为一定值
电阻，滑动变阻器最大阻值R，R>R0+r且R0
最大；R= 时，定值电阻R0消耗的功率最大。
分析与解答：由上文讨论可知，电源的输出功率取最大值的条件是外电阻的阻值和电源内阻
相等，因此只要令R+R0=r即可，所以R=r-R0时电源的输出功率最大；欲求滑动变阻器消耗
的功率最大值，因滑动变阻器为可变电阻，R0为定值电阻，可将R0等效为电源内阻即可，即
令R=R0+r即可；因R0为定值电阻，只要令通过R0的电流取最大值即可，所以令R=0即可让
定值电阻R0消耗的功率取最大值。
拓展应用2：在闭合电路中，已知外电阻R大于内电阻r，则当外电阻增加时，下列判断中
P
R
R1 R2 r O
P
图2
R0
R
图3
E r
正确的是（ ）
（A）总电流一定减小 （B）端电压一定增大
（C）电源内电路电压一定增大 （D）电源输出功率一定减小
分析与解答：根据闭合电路的欧姆定律rREI可知，当R增加时，电
路总电流减小，A正确。据端压IrEU可知，当I减小时，由于电源
内阻不变，即内电压减小，端压U增大，所以B正确。至于选项D电源
输出功率的变化趋势，若能结合电源输出功率P与外电阻R之间的函数
图像来做，则很容易得解，由于外电阻R>r，如图4所示，当外电阻R增大时对应图像右半
部分输出功率是减小的，所以选项D很容易判断出是正确的，本题答案ABD。
4、
如图所示，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，r为电源内阻，3Rr。闭合开关S
后，在滑动触头P由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是（ ）
A、路端电压变小
B、电流表的示数变大
C、电源内阻消耗的功率变小
D、电源输出功率变大
【解题思路】在滑动触头P由a端滑向b端的过程中，R1阻值减小，回路中总电阻R变
小，干路电流I增大，内电压U内增大，路端电压U变小，故A对。通过R3的电流（即干
路电流I）增大，R3两端电压U3增大，并联电路两端电压U//减小，通过R2电流I2减小，电
流表示数变小，故B错。I增大，内电阻消耗功率Pr增大，故C错。由于R外=R并+R3>r，根
据电源输出功率与外电阻的图线变化规律可知，当R外=r时，P外有最大值；R外＜r时，
P
外
随R外的增大而增大；R外＞r时，P外随R外的增大而减小。所以当外电阻减小时，P外变大，
故D对。
P
R
R=r
O
图4
R
1
R
2
A
S
E
r
R
3
a b
P
【答案】AD