高二物理上学期讲义练习12.1～12.3电动势与内阻(选择性必修第三册)

12.1电路中的能量转化
题型一含电动机的电路分析
【例5】（22-23高二上·广西柳州·阶段练习）如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，
R 。

若灯泡恰能正常发光，
灯泡L上标有“6V，12W”字样，电动机线圈的电阻M0.50
以下说法中正确的是（）
A．电动机的输入功率为12W B．电动机的输出功率为12W
C．电动机的热功率为4W D．整个电路消耗的电功率为22W
【变式5-2】（23-24高一下·浙江宁波·期末）如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。

电动机内电阻r=1Ω，电路中另一电阻R=20Ω，直流电压U=200V，电压表示数U V=100V。

试求：
（1）通过电动机的电流；（2）输入电动机的电功率；（3）电动机输出的机械功率。

E ，内
【变式5-3】（23-24高一下·江苏徐州·阶段练习）如图所示电路中，电源电动势10V
R ，小灯泡L的规格为“2V、2W”，当电阻箱电阻调制
阻1Ω
r ，电动机M的电阻M 1.0Ω
R 时，小灯泡正常发光。

求：
6Ω
（1）通过电动机的电流M I；（2）电动机将电能转化为机械能效率 。

【变式6-2】（23-24高二上·浙江嘉兴·阶段练习）一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率66W。

求：
（1）电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度；
（2）电风扇工作时，转化为机械能的功率和内能的功率，电动机的效率。

（3）若接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，则此时通过电动机的电流多大？电风扇消耗的电功率和发热功率各是多大？
【变式6-3】（22-23高二下·重庆沙坪坝·开学考试）如图是某公司生产的用电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为10Ω，电源的电动势为50V ，重物的质量为10kg ，不计各处的摩擦。

当电动机以v ＝0.4m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为2A 。

（g 取10m/s 2）
（1）求电源的内阻r ；（2）若电动机工作时突然卡住了，不能转动，求电源此时的效率。

题型二其他非纯电阻元件电路
例22-12-22-3
【例2】（23-24高一下·江苏无锡·期末）如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。

在充电开始后的一段时间t 内，充电宝的输出电压U 、输出电流I 可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r ，则时间t 内（）
A ．手机电池产生的焦耳热为2U t r
B ．手机的输入功率为UI
C ．充电宝产生的热功率为I 2r
D ．手机电池储存的化学能为UIt
【变式2-1】（23-24高二上·山东济宁·期中）如图所示，将一盏标有“20V 20W 、”的灯泡和一电阻为4Ω的电解槽串联后，接在电压恒为60V 的直流电源两端，灯泡正常发光，则（
）A ．电路消耗的总功率为150W
B ．电解槽消耗的电功率为400W
C ．电解槽的发热功率为40W
D ．电解槽的输出电功率为36W
【变式2-2】（23-24高二上·浙江金华·期末）华为Mate 60Pro 智能手机的各项性能都很优秀，该手机配备5000mA h /3.7V 锂聚合物电池，88W 充电器，充电时可智能调节充电功率，真正实现了“充电2分钟，待机10小时”。

充电测试发现，充电前2分钟是超级快充模式，充电器输出电压为18V ，输出功率稳定在78W 左右，随后充电功率“阶梯式”下降，直至充电结束。

下列说法正确的是（
）A ．电池容量的单位“mA h ”是能量单位
B ．电池充满电所储存的能量为46.6610J
C ．手机待机功率为0.26W
D ．电池内阻约为4.15
【变式2-3】（多选）（22-23高二上·江苏南京·期中）如图所示为一充电器对锂电池充电的电路图，已知输出电压为3.0V U ，输出电流为100mA I ，锂电池的内阻2Ωr 。

则在充电时间为1min t 的时间内，下列说法正确的是（）
A．有18J的电能转化为化学能B．充电过程中电流做的功为18J
C．该过程中锂电池产生的热量为1.2J D．该过程中有16.8J的化学能储存在锂电池中
12.2闭合电路的欧姆定律
题型一电源与电动势
【例1】（23-24高二上·四川乐山·阶段练习）下列关于电动势和电流的说法正确的是（）A．电流总是由电源正极流向电源负极B．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变C．电源短路时，路端电压为零，电路电流也为零D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多【变式1-1】（22-23高一下·江苏南京·期末）电源在电路中对外做功时，下列说法中正确的是（）A．电荷受静电力的作用，所以能不断地定向移动形成电流
B．静电力与非静电力在电荷移动过程中都使电荷电势能减少
C．在电源内部，静电力做功电势能减少，非静电力做功电势能增加
D．在电源内部，负电荷能从正极到达负极是因为电源内部存在非静电力做功
【变式1-2】（23-24高二上·新疆阿克苏·阶段练习）有关电压与电动势的说法中正确的是（）A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电压与电动势是同一物理量的不同叫法
B．电动势是电源两极间的电压
C．电动势公式
W
E
q
中的W与电压公式W
U
q
中的W是一样的，都是电场力做的功
D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量
1-31-4
【变式1-3】（23-24高二上·山西长治·阶段练习）如图为某智能手机电池上的信息。

下列说法中正确的是（）A．3.7V为该电池的电动势B．6.66Wh为该电池储存的电量
C．充电时只要瞬时电压高于4.2V，电池就一定会损坏
D．给该电池充电，从额定容量的20%到充满电需要提供的电能为5.328Wh
【变式1-4】（23-24高二下·浙江·阶段练习）锂离子电池主要依靠锂离子 Li 在正极和负极之间移动来工作，下图为锂电池的内部结构。

该过程中Li 从负极通过隔膜返回正极。

已知该锂电池的电动势为3.7V，则（）A．电池处于充电状态
B．电源内部每移动一个锂离子，需要消耗电能3.7ev
C ．“毫安·时”（mA h ）是电池储存能量的单位
D ．锂离子电池放电时，电池内部静电力做负功，化学能转化为电能
题型二电源的效率及最大输出功率
例22-12-22-3
【例2】（23-24高二上·江苏南京·开学考试）如图所示，3R ，0R 为最大阻值是5 的滑动变阻器，E 为电源电动势，电源内阻1r ，下列说法正确的是（
）A ．04R ，电源的输出功率最大
B ．04R 时，0R 消耗的功率最大
C ．00R 时，电源的效率最高
D ．00R 时，电源的输出功率最小
【变式2-1】（22-23高二下·四川达州·开学考试）在如图所示的电路中，E =8V ，r =2Ω，R 1=8Ω，R 2为变阻器接入电路中的有效阻值，则（）
A ．当R 2取值6Ω时，变阻器R 2上获得的电功率最大
B ．当R 2取值10Ω时，变阻器R 2上获得的电功率最大
C ．当R 2取值6Ω时，电阻R 1上获得的电功率最大
D ．调整R 2的值，可以使电源的输出功率达到8W
【变式2-2】（多选）（24-25高二上·山东泰安·开学考试）如图甲所示的电路，其中电源电动势6V E ，内阻2r ，定值电阻4R ，已知滑动变阻器消耗的功率P 与其接入电路的阻值P R 的关系如图乙所示。

则下列说法中正确的是（）
A ．图乙中滑动变阻器的最大功率22W P
B ．图乙中126,12R R
C ．滑动变阻器消耗功率P 最大时，定值电阻R 消耗的功率也最大
D ．调整滑动变阻器P R 的阻值从最右端滑到最左端，电源的效率一直增大
【变式2-3】（多选）（21-22高二上·辽宁锦州·期末）某同学将一直流电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在了同一坐标系上如图中的a b c 、、所示以下判断正确的是（
）
A ．直线a 表示电源的总功率P E -I 图线
B ．曲线c 表示电源的输出功率P R -I 图线
C ．电源的电动势3V E ，内阻1Ωr
D ．电源的最大输出功率m 2W P
题型三闭合电路欧姆定律的简单计算
【变式3-2】（2024高二下·湖南·学业考试）如图，电源电动势6V E 。

闭合开关S ，理想电压表读数5V U ，理想电流表读数1A I 。

求：
（1）电阻R 的阻值；（2）电阻R 消耗的功率P ；（3）电源的内阻r ；
（4）若在电阻R 两端并入一个相同的电阻，电流表的读数变大还是变小？
【变式3-3】（23-24高一下·海南省直辖县级单位·阶段练习）如图所示为测量电源内阻的实验电路图，电压表和电流表均可视为理想电表，已知电源电动势为 1.5V E ，电源外部电路中的电阻阻值 1.4R 。

当开关闭合后，测得电阻R 两端电压为1.4V 。

（1）电路中电流表的读数是多少？
（2）电源的内阻是多少？
题型四求解电源电动势和内阻
4-14-2
【变式4-1】（多选）（23-24高二上·海南省直辖县级单位·期末）在如图所示的U -I 图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R 的伏安特性曲线。

用该电源与电阻R 组成闭合电路。

由图像判断正确的是（）
A ．电源的内阻为1Ω
B ．电阻R 的阻值为1Ω
C ．电源的效率为80%
D ．电源的输出功率为4W
【变式4-2】（多选）（23-24高二上·内蒙古赤峰·期末）如图所示，直线a 为电源的U -I 图线，直线b 为电阻R 的U -I 图线，用该电源和电阻R 组成闭合电路，下列说法正确的是（
）A ．电源的内阻为0.5ΩB ．电阻R 的阻值为2ΩC ．外电路的电压为3V
D ．电源的输出功率为4W
【变式4-4】（23-24高二上·广东佛山·阶段练习）在如图所示的电路中，两电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片位于最左端时，两电表的示数分别为10V,0.2A；当滑动变阻器的滑片位于最右端时，两电表的示数分别为4V、0.5A。

已知184Ω
R ，求：
（1）滑动变阻器的最大电阻值；
（2）电源的电动势E、内阻r。

题型五U-I
图像问题
例55-15-25-3
【例5】（23-24高一下·江苏无锡·期末）如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像；直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像。

如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有（）
A．R接电源a和电源b，R上分得的电压相等B．R接电源a和电源b，R上流经的电流相等
C．R接到电源a上，电源的输出功率较小D．R接到电源b上，电源的输出功率较小
【变式5-1】（23-24高一下·浙江宁波·期末）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2V B．电源内电阻为13Ω
C．电源短路时电流为6A D．电路路端电压为1V时，电路中电流为6A
【变式5-2】（23-24高三上·北京通州·期末）如图所示的U-I图像中，曲线表示某一灯泡的伏安特性曲线，直线为某
一电源的路端电压与电流的变化关系图线，P为两图线的交点，坐标为
00
,I U；过P点的切线与横轴的交点坐标
1
,0
I；路端电压与电流的变化关系图线与横轴交点坐标为 2,0I、与纵轴交点坐标为(0,)E；阴影面积分别为S1、S2。

用该电源直接与该灯泡连接成闭合回路，当灯泡通过的电流为0I时，下列说法正确的是（）
A．灯泡电阻为0
01
U
I I B．灯泡电功率为S1C．电源总功率为2
1
2
EI D．电源内部消耗功率为2S2
【变式5-3】（23-24高二下·安徽滁州·期末）图甲为某电源的U I 图线，图乙为某小灯泡的U I 图线的一部分，虚线PQ 为图线在P 点处的切线，则下列说法中正确的是（
）
A ．小灯泡的电阻随两端电压的增大而减小
B ．当小灯泡两端的电压为2.0V 时，它的电阻约为6.7
C ．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡两端的电压约为1.5V
D ．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.4W 题型六动态电路分析（部分→整体→部分）
【例6】（23-24高二上·天津东丽·阶段练习）某学校创建绿色校园，图甲为新装的一批节能灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变，图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为
E ，内阻为r ，t R 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（）
A ．0R 两端电压增大
B ．干路电流减小
C ．B 灯变亮，A 灯变暗
D ．A 灯变亮，B 灯变暗【变式6-1】（2023·江苏南京·模拟预测）如图所示的电路中，电源的电动势为
E 、内阻为r ，C 为电容器，1R （1R r ）和2R 为定值电阻，3R 为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），A 为理想电流表，G 为灵敏电流计，当开关S 闭合且电路稳定后，在逐渐增大对3R 的光照强度的过程中（
）
A ．电源的效率可能变大
B ．G 表中有从b 至a 的电流
C ．A 表的示数一定变小
D ．电源的输出功率可能先增大后减小【变式6-2】（23-24高二下·安徽宣城·期末）如图所示，电表均为理想电表，电源内阻的大小为r ，两灯泡的电阻均
为2r 。

闭合开关，此时，两灯泡正常发光。

将滑动变阻器滑片向上滑动，电压表1V 、
2V 示数变化量的绝对值分别1U 、2U ，电流表A 示数变化量的绝对值为I ，则（）
A ．灯泡1L 变亮，灯泡2L 变暗
B ．1V 和2V 的示数都减小
C ．始终保持1U 与I 的比值是2U 与I 的比值的2倍
D ．电源输出功率变大，效率增大
6-36-46-5例7
【变式6-3】（2021·辽宁·模拟预测）如图所示，电源电动势的内阻为r ，2R 为滑动变阻器，R 、1R 为定值电阻，电路中电表均为理想电表，开关S 断开。

则下列说法正确的是（
）A ．闭合开关S ，12A A 、的示数都变大B ．闭合开关S ，V 的示数变大
C ．若2R 的滑片向下移动，12A A 、的示数都变小
D ．若2R 的滑片向下移动，V 和1A 的示数变化量之比不变
【变式6-4】（23-24高三上·江苏扬州·阶段练习）如图电路中，电源电动势为E 、内阻为r ，R 0为定值电阻，电容器的电容为C 。

闭合开关S ，增大可变电阻R 的阻值，电压表示数的变化量为ΔU ，电流表示数的变化量为ΔI ，则（）
A ．变化过程中ΔU 和ΔI 的比值变大
B ．电压表示数U 和电流表示数I 的比值不变
C ．电阻R 0两端电压减小，减小量为ΔU
D ．电容器的带电量增大，增加量为C ΔU 【变式6-5】（多选）（23-24高一下·湖南长沙·期末）在如图所示的电路中，电源电动势
E 和内阻r 为定值，1R 为定值电阻，2R 为滑动变阻器，闭合电键S ，理想电流表A 的示数为I ，理想电压表12V V 、和3V 的示数分别为12U U 、和3U ，当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，各电表示数变化量分别为12ΔΔΔI U U 、、和3ΔU ，下列说法正确的是（）
A ．I 变大，2U 变大
B ．电源的效率增加
C ．电源的总功率增加
D ．1
ΔΔU I 不变，3
ΔΔU I 不变
题型七动态电路分析（串反并同）
【例7】（23-24高一下·江苏南京·期末）如图所示，光敏电阻R 2的阻值随光照强度的增大而减小，R 0、R 1是定值电阻，电源的电动势和内阻分别为E 、r ，闭合开关S ，增大光敏电阻的光照强度，下列说法正确的是（
）
A ．电源的效率可能变大
B ．R 0的功率增大
C ．电流表的示数增大
D ．光敏电阻的功率一定增大
【变式7-1】（23-24高一下·江苏南通·期末）如图所示，0R为定值电阻，1R为滑动变阻器，闭合开关S，向右移动滑片P，则（）
A．灯泡L变亮B．灯泡L亮度不变C．0R的功率变大D．0R的功率不变
【变式7-2】（23-24高三上·北京通州·期末）如图所示是一种风速测定装置示意图，其中风速表表盘是由电压表改装而成，电源内阻为r，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连，当风速增大时，活塞上方气压变小，活塞将上移，下列说法正确的是（）
A．风速增大，电压表的示数变小B．风速增大，滑动变阻器R1两端的电压变小
C．风速减小，通过R的电流变大D．风速减小，滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比变大
题型八含电容器电路的分析
【例89】（23-24高二上·福建龙岩·期中）如图所示的电路中，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器的带电情况正确的是（）
A．上板带正电，电荷量为0.2CE B．上板带负电，电荷量为0.2CE
C．上板带正电，电荷量为0.4CE D．上板带负电，电荷量为0.4CE
【变式8-1】（23-24高二下·安徽池州·期中）如图所示，电压表是理想电表，R是光敏电阻，当它受到的光照时阻值变小，则有光照射R时（）
A．灯泡L变暗B．光敏电阻R上的电压减小
C．电容器C的带电量减小D．电压表V的读数变大
【变式8-2】（22-23高二上·四川遂宁·期末）在如图所示电路中，电源输出电压不变，电容器C的上极板带负电，为了使该极板仍带负电且电量增大，下列办法中可采用的是（）
A．增大1R，其它电阻不变B．增大2R，其它电阻不变C．减小3R，其它电阻不变D．增大4R，其它电阻不变
8-38-4
【变式8-3】（2024·四川宜宾·三模）如图所示，电路中的电源电动势为E ，内阻忽略不计，定值电阻24R ，
32R ，41R .闭合开关S ，当电阻箱1R 接入电路的阻值为2 时，一带电微粒恰好悬浮于电容器C 两板的正中间位置，已知带电微粒的质量为m ，电容器C 两极板间的距离为d ，重力加速度为g ，电源负极接地，则下列说法正确的是（）
A ．带电微粒带负电荷
B ．带电微粒的电荷量大小为mgd E
C ．带电微粒的电势能为32mgd
D ．减小电阻箱1R 接入电路的阻值，悬浮的带电微粒会向下移动
【变式8-4】（多选）（23-24高一下·湖南长沙·期末）如图，电源电动势6V E ，内阻1r ，电阻12R ，23R ，37.5R ，电容器电容6μF C ，开关S 原来断开，现在合上开关S 直到电路稳定，则（）A ．S 闭合电路稳定时，电容器b 极板带正电B ．S 断开电路稳定时，电容器的电压为3V C ．从S 断开到合上开关S 且电路稳定后，流过电流表的电量为67.210C
D ．从S 断开到合上开关S 且电路稳定后，流过电流表的电量为52.8810C
12.3
实验：电池电动势和内阻的测量
伏安法测电源电动势和内阻【例1】（24-25高三上·宁夏石嘴山·开学考试）实验小组同学利用电流表和电压表测定由一节干电池的电动势和内阻，实验电路如图甲所示。

现有开关和导线若干，以及如下器材：
A ．电流表A ：量程0~0.6A ，内阻约为0.125
B ．电压表V ：量程0~3V ，内阻约为3kΩ
C ．滑动变阻器050
D ．滑动变阻器0500
（1）为了操作方便，尽量减小实验误差，滑动变阻器应选用（填器材前的字母）。

（2）根据所画图线可得出干电池的电动势E V，内电阻r （结果均保留到小数点后两位）。

（3）用该电路测得的电源电动势真实值，内阻真实值。

（填大于、等于或小于）
【变式1-1】（24-25高三上·浙江·开学考试）在“电池电动势和内阻的测量”实验中
（1）设计如图1所示的电路，现有图2所示的实验器材和若干导线。

图中已将实验器材进行了部分连接，还应当用一根导线将电压表接线柱h与（填写接线柱对应的字母，下同）接线柱连接，再用另一根导线将电压表接线柱g与接线柱连接。

（2）电路接线完毕，在保证电路安全的情况下闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数一直接近3V而电流表读数始终为零。

已知导线与接线柱均无故障，且故障只有一处。

现只改变电压表接线，再闭合开关、调节变阻器。

下列推断不正确的是______。

A．电压表接在a、f之间，电压表、电流表读数总为零，表明滑动变阻器短路
B．电压表接在a、b之间，电压表读数总接近3V、电流表读数总为零，表明电流表断路
C．电压表接在c、d之间，电压表、电流表读数总为零，表明开关是完好的
（3）实验由图1正确操作后，根据下图数据，测得电池的电动势E V，内阻r ；
（4）如果连接线接头严重氧化或与接线柱连接不紧就会产生“接触电阻”，若本实验中连接滑动变阻器和电流表导线接头处有“接触电阻”，则由此产生的影响是：电动势E测量值（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【变式1-2】（24-25高二上·山东滨州·开学考试）某同学要测量一节新干电池的电动势和内阻（0.3Ω左右）。

根据实验室提供的器材设计了如图所示的电路。

其中电流表A（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；电压表V（量程0~3V，内阻约6k ）；定值电阻0R（阻值1.0Ω）；滑动变阻器（阻值范围0~10Ω，额定电流2A）。

（1）电流表指针位置如图二所示，其示数为A。

（2）测得多组电压表、电流表的示数U、I，作出U I 图像如图三所示，则由图像可得电池的电动势E V，电池的内阻r Ω（结果保留1位小数）。

【变式1-3】（2025·安徽蚌埠·一模）在测量某干电池的电动势和内阻实验中：
实验室提供的器材有：
A．电压表：量程0~3V，内阻几千欧；量程0~15V，内阻几千欧
B．电流表：量程0~0.6A，内阻为0.5Ω；量程0~3A，内阻为0.1Ω
C．滑动变阻器：最大阻值20Ω，额定电流3AD．滑动变阻器：最大阻值100Ω，额定电流3A
E.待测干电池，导线，开关
（1）为了尽可能精确地测量该电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选（填字母序号）。

请你用笔画线，将图甲中的实物连接成测量电路；
（2）某次实验测量时，电压表指针的位置如图乙所示，其示数应为V。

（3）若测出7组数据，并标在图丙所示U I 坐标系上，则可求出干电池的电动势E V，内阻r。

（结果均保留两位小数）。