专题02 闭合电路 高考物理恒定电流专题突破(解析版)2020年高考物理
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1、专题02 闭合电路【重点知识梳理】一、电源的电动势和内阻1电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功(2)表达式:(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量2内阻电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数二、闭合电路欧姆定律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3路端电压U与电流I的关系(1)关系式:UEIr(2)UI图象如图所示当电路断路即I0时,纵坐标的截距为电源电动势当外电路电压为U0时,横坐标的截距为短路电流图线的斜率的绝对值为电源的内阻三、
2、闭合电路的功率计算1电源的总功率:P总EIIU外IU内P出P内若外电路是纯电阻电路,则有P总I2(Rr).2电源内部消耗的功率:P内I2rU内IP总P出3电源的输出功率:P出UIEII2rP总P内(1)当Rr时,电源的输出功率最大为Pm.(2)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小(3)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大(4)当P出R2,两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中,下列判断正确的是( ) A电源内部产生电热较多的是甲电路 BR1上产生的电热比R2上产生的电热多 C电源做功较多的是甲电路 D电源效率较高的是甲电路【答案】BD考点三 最大功率的计算如图所示,电源电动势E3 V,内阻
3、r3 ,定值电阻R11 ,滑动变阻器R2的最大阻值为10 ,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?电阻R1消耗的最大功率是多少?(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?变阻器消耗的最大功率是多少?(3)当变阻器的阻值为多大时,电源输出功率最大?电源输出的最大功率是多少?【答案】(1)0,0.56 (2)4,0.56 (3)2,0.75【解析】(1)R1为定值电阻,当R2=0时,流经R1的电流最大,电阻R1消耗的功率最大;此时有:I1=0.75A,电阻R1消耗的最大功率为:PR1=IR1=0.7521=0.56W(2)电源与定值电阻R1可看做一个电动势为
4、E=3V,内阻为r=r+R1=4的“电源”,由前面的分析可知,当滑动变阻器阻值R2=r=4,变阻器消耗的功率最大,此时有:PR2=0.56W(3)同理,由前面分析可知,当R外=r时,即R2=2时,电源输出的功率最大,此时有:P出=0.75W考点四 P-I图像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变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示以下判断错误的是()A. 反映Pr变化的图线是cB. 电源电动势为8VC. 电源内阻为2D. 当电流为0.5A时,外电路的电阻为6【答案】ACD【解析】A、根据直流电源的总功率PE=EI,内部的发热功率Pr=I2r
5、,输出功率PR=EI-I2r,可知反映Pr变化的图线是c,反映PE变化的是图线a,反映PR变化的是图线b故A正确B、图线a的斜率等于电源的电动势,由得到E=故B错误C、由图,当I=2A时,Pr=8W,由公式Pr=I2r得,r=2故C正确D、当电流为0.5A时,由图读出电源的功率PE=2W由PE=代入得到,R=6故D正确故选:ACD考点五 U-I图像的应用(多选)如图所示的图象中,直线表示某电源路端电压与电流的关系,直线为某一电阻的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻连接成闭合电路,由图象可知:()A的阻值为B电源电动势为,内阻为C电源的输出功率为D电源内部消耗功率为【答案】AD考点六 U-I图像的
6、应用如图5甲所示的电路中,a、b、c是三个完全相同的灯泡,已知灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,已知图线过点(0.4,0.125),闭合电键后流过电源的电流为0.25 A,则下列说法正确的是()图5A.灯泡a两端的电压为b两端的电压的2倍B.灯泡a的功率为0.75 WC.灯泡b的阻值为12 D.灯泡a、b的电功率之比为41【答案】B【解析】A、b和c并联后与a串联,b和c的电压相同,则电流也相同,a的电流为b电流的2倍,由于灯泡是非线性元件,所以a的电压不是b电压的2倍,故A错误;B、根据图象可知,当电流为0.25A时,电压U=3V,所以P=UI=0.75W,故B正确;C、b的电流为0.125A,
7、由图可知,此时b的电压0.4V,根据欧姆定律可知,b的电阻=3.2,故C错误;D、根据P=UI可知,a消耗的功率0.75W,b消耗的电功率P2=0.1250.4=0.05W,所以a、b消耗的电功率的比值为15大于4;1,故D错误;故选:B【专题突破练习】1、如图所示电路中,R1=12,R2=8,电源内阻r=1。当电建闭合后,电阻R1消耗的功率P1=6W。求:(1)电源的输出功率。(2)电源内阻消耗功率。(3)电源的电动势。【答案】(1)15(2)3.12(3)10.22.有一电池,外电路断开时的路端电压为3.0 V,外电路接上阻值为8.0 的负载电阻后路端电压降为2.4 V,则可以确定电池的电
8、动势E和内电阻r为AE=2.4 V,r=1.0 BE=3.0 V,r=2.0 CE=2.4 V,r=2.0 DE=3.0 V,r=1.0 【答案】B【解析】因电路断开时的路端电压即为3 V,故电动势E=3 V;对负载由欧姆定律可知:电路中电流,由闭合电路欧姆定律可知:E=U+Ir,解得内阻,故选B。3、(2013年上海)如图,电路中三个电阻Rl、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当电键S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势为;当S1、S2都断开时,电源的总功率为。【答案】:,【解析】(1)由当电键S1断开、S2闭合时,外电路阻值
9、为R;当S1闭合、S2断开时,外电路阻值为4R.由于输出功率相同,所以有,所以r=2R.所以电源电动势E=(2)当S1、S2都断开时,电源的总功率为4、(2012年上海)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答案:ABC解析:当滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大,整个回路的电流变小,内部消耗的功率P=一定减小,C正确;总功率P=EI一定减小,A正确;而内电压降低,处电压升高,电源的效率增大,B正确;当内电阻等于外电阻时,输出功率最大,此题中无法知道内外电阻的关系,因此D不对5、 (20
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