7-2电路基本规律及应用

答案 C
考点二
闭合电路欧姆定律 )
3.(多选题)关于电源和电动势，下列说法中正确的是(
A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电 能增加 B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势 就越大 C． 电动势越大， 说明非静电力在电源内部从负极向正极移送 单位电荷量做功越多 D． 电动势越大， 说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移 到正极移送电荷量越多
疑难点二 名师在线
请用极限法分析电源的输出功率.
(1)电源的输出功率．
2 2 2 E E R E P 出＝I2R＝ · R＝ ＝ r＋R2 R－r2＋4Rr R－r2 R ＋ 4r
如图 7－2－4 所示．
图 7－2－4
E2 ①当 R＝r 时，有最大输出功率 Pmax＝ . 4r
②当 P 出＜Pmax 时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻 R1 和 R2，且 r＝ R1R2. ③由图象还可以看出：当 R＜r 时，若 R 增大，则 P 出增大； 当 R＞r 时，若 R 增大，则 P 出减小．应注意：对于内外电路上的 固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流的大小．
(2)电源的效率．
η＝
I2
I2R R 1 ×100%＝ ×100%＝ ×100% R＋r R＋r r 1＋ R
对于给定的电源，内阻一定，效率随外电阻的增大而单调增 加， 当 R＝r 时， η＝50%； 当 R→0 时， η→0； 当 R→∞时， η→100%.
名师提示
(1)当外电阻变化时， 外电阻越向靠近内阻方向变
A．
B.
C．
D.
U2 U2 解析 根据 P＝ ，知 R＝ ，按题目已知 PA＞PB，则 RA＜RB， R P
对于 A、B 电路，B 灯的电压大于 A 灯的电压，B 灯将烧毁，两灯 不能正常发光，故本题 A、B 项均错；C 电路中通过变阻器调节， 可使左右两部分电阻相等，即均在 110 V 额定电压下工作而正常 发光，P 总＝2PA＝200 W；D 电路中若通过变阻器调节，左右两部 分电阻也可能相等，保证 A、B 两灯在 110 V 下工作而正常发光， 易知 P 总＝2(PA＋PB)＝280 W.
A．B 灯变暗，A 灯变亮 B．R0 两端电压变大 C．电源路端电压变大 D．电源内压降变小
解析
增加光照强度时，Rt 阻值减小，电路的总电阻减小，
总电流变大，电源内电压变大，路端电压减小，所以 A 灯变暗，A 灯的电流减小，R0 上的电流变大，则 R0 上的电压变大，所以 B 灯 的电压减小，B 灯变暗．选项 B 正确．
解析
电源是将其他能量转化为电能的装置，是通过电源内
部的非静电力做功来完成的，所以非静电力做功，电能就增加， 因此 A 项正确．电源电动势是反映电源将其他形式能转化为电能 的能力的物理量，电动势在数值上等于移送单位电荷量的正电荷 所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电 动势越大被移送的电荷量越多，所以选项 B、D 项错误，C 项正确．
7－2－1 所示． ②当外电阻 R↓→I↑→Ir↑→U↓，当 R 减小到零(短路)时， E I 短 ＝ r ，U ＝ 0 .
三、与电学实验有关的基本仪器 1．电流表． 主要由磁场和放入其中可转动的 线圈 组成，当线圈中有
电流通过时，线圈在 安培力 作用下带动指针一起偏转，电流越 大，指针偏转的角度越大，从表盘上可直接读出电流值． 三个参数：满偏电流 Ig，表头内阻 Rg，满偏电压 Ug，它们的 关系：Ug＝
按局部(R 的变化)→全局(R 总、I 总、U 端的变化)→局部(U 分、I 的变化)的顺序来分析推理．
[解析]
设滑动变阻器的总电阻为 R0，P 以上电阻为 Rx，Rx 与
R 0 － Rx Rx R0 (R0－Rx)并联接入电路， 并联后的阻值 R′＝ .当 Rx＝ R0 2
时， R′最大． P 从最高端向下滑动时， 回路总电阻先增大后减小． 当
答案
B
题型二 【例 2】
闭合电路的功率分析
图 7－2－7 如图 7－2－7 所示，电源电动势 E＝3 V，内阻 r＝3 Ω，定 值电阻 R1＝1 Ω，滑动变阻器 R2 的最大阻值为 10 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？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？ (4)三种情况下，电源的效率分别为多大？
≈0.56 W.
(3)同理，由前面分析可知，当 R 外＝r 时，即 R2′＝2 Ω 时，
E2 电源输出的功率最大，此时 P 出＝ ＝0.75 W. 4r
(4)电阻 R1 消耗功率最大时，电源的效率 η1＝ 25%；
R1 R1＋r
×100%＝
R1＋R2 变阻器消耗的功率最大时， 电源的效率 η2＝ ×100% r＋R1＋R2
答案
C
题型归类
典型问题
深度剖析
模型化 重点突破 学方法
疑 难 辨 析 疑难点一 由． 名师在线 电动势与电压是两个不同的物理量，理由如下： 电动势与电压是两个相同的物理量吗？请简述理
(1)电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与 外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势 和电路参数有关．
2．闭合电路欧姆定律． (1)内容：闭合电路中的电流跟电源的 电动势 成正比，跟
内、外电路的 电阻之和 成反比． E (2)公式：I＝R＋r ，或 E＝ I(R＋r) ＝ U 内＋U 外
．
(3)路端电压：外电路两端的电压，即电源的输出电压
U＝ E－Ir
.
图 7－2－1 ①当外电阻 R↑→I↓→Ir↓→U↑，当 R 增大到无穷大(即断 路)时，I＝0 ，U＝ E .路端电压随外电阻的增大而增大，如图
[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 I1＝ 最大功率为 PR1＝I2 1·R1≈0.56 W.
E r＋R1
＝0.75 A，电阻 R1 消耗的
(2)电源与定值电阻 R1 可看做一个电动势为 E＝3 V，内阻为
r′＝r＋R1＝4 Ω 的“电源”，由前面的分析可知，当滑动变阻 E2 器阻值 R2＝r′＝4 Ω 时， 变阻器消耗的功率最大， 此时 PR2＝ 4r′
型归类 深度剖析
误区反思 感悟提高
习题解析 反思总结
回扣教材
考点梳理
自主学习
习题化 厚积薄发 抓基础
知 识 梳 理 一、电路的连接 1．串联电路的特点． 电流：I＝I1＝I2＝„＝In 电压：U＝ U1＋U2＋„＋Un 电阻：R＝
R1＋R2＋„＋Rn
＝62.5%；
R1＋R2′ 当电源输出功率最大时， 电源的效率 η3＝ ×100% r＋R1＋R2′
基本规律
R1 Rn U1 Un 电压分配： ＝ R2 ， ＝ R
U2 P2
U P
R1 Rn P 1 R2 P n 功率分配： ＝ ， ＝ R
导出规律
2．并联电路的特点． 电流：I＝ I1＋I2＋„＋In 电压：U＝ U1＝U2＝„＝Un 1 1 1 ＋ ＋„＋R 1 R1 R2 n 电阻： ＝ R R2 R I 1 R1 I n Rn 电流分配： ＝ ， ＝
答案
ACD
5．如图 7－2－3 所示，已知电池组的总内阻 r＝1 Ω，外电路 电阻 R＝5 Ω，电压表的示数 U＝2.5 V，则电池组的电动势 E 应 等于( )
图 7－2－3 A．2.0 V C．3.0 V B．2.5 V D．3.5 V
解析 项正确．
E＝(2.5＋1×2.5/5) V＝3.0 V，A、B、D 项错误，C
U－UR P 滑向中点时，R′↑→I↓→U↑，IA＝ ↑；P 滑过中点后， R0－Rx Rx R′↓→I↑→U↓， 由并联分流 IA＝ I， 新的 IA 增大． 综上可知， R′
A 项正确．
[答案] A
【变式训练 1】
图 7－2－6 (2014·上海市东新区模拟)如图 7－2－6 所示的电路，电源 电动势为 E，内阻为 r，Rt 为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻 值减小)．现增加光照强度，则下列判断正确的是( )
答案
AC
4． (多选题)如图 7－2－2 为两个不同闭合电路中两个不同电 源的 U－I 图象，则下列说法正确的是( )
图 7－2－2
A．电动势 E1＝E2，发生短路时的电流 I1>I2 B．电动势 E1＝E2，内阻 r1>r2 C．电动势 E1＝E2，内阻 r1<r2 D．电流相同时，电源 1 的路端电压大
[思路分析] 问题：
分析闭合电路中的功率问题时要注意以下三个
(1)电流发生变化时，路端电压发生变化，功率比较与计算时 不要忘记这一点． (2)利用当外电阻等于内阻时输出功率最大这一结论， 必要时 要将某一电阻看作内阻，作等效电源处理． (3)注意所求功率是电路中哪部分电路的功率， 不同部分电路 分析思路不同．
解析
40 100－40 串联电路中，电流相等，则 ＝ ，解得 R＝120 80 R
Ω，故只有 A 项正确．
答案
A
2．如图所示，额定电压都是 110 V，额定功率分别为 PA＝100 W、PB＝40 W 的两灯泡，接在 220 V 电路上使用，使电灯能够正常 发光，且电路中消耗电能最小的电路是哪一个( )
(2) 电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的 本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功； 电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的 功，是把电能转化为其他形式的能． (3)两者之间的联系： 电路闭合时， E ＝ U 内＋ U 外 ； 电路断开时，