电路中的图像与功率(含答案)资料

电路中的图像与功率

一、基础知识

（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：E＝W q .

(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I＝

E

R＋r

只适用于纯电阻电路E＝U外＋U内适用于任何电路

3、路端电压U与电流I的关系

(1)关系式：U＝E－Ir.

(2)U－I图象如图1所示．

①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势．

②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为短路电流．

③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．

（三）、电路中的功率及效率问题

1、电源的总功率

(1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内．

(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝

E2

R＋r

.

2、电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出．

3、电源的输出功率

(1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内．

(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝

E2R

R＋r2

＝

E2

R－r2

R

＋4r

.

(3)输出功率随R的变化关系

①当R＝r时，电源的输出功率最大为P m＝E2 4r .

②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．

③当R

④当P出

⑤P出与R的关系如图所示．

4、电源的效率

(1)任意电路：η＝P出

P总

×100%＝

U

E

×100%.

(2)纯电阻电路：η＝

R

R＋r

×100%＝

1

1＋

r

R

×100%

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．

二、练习题

1、下列关于电动势的说法正确的是()

A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比

B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压

C．非静电力做的功越多，电动势就越大

D．E＝W

q

只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决

定的答案 D

解析电动势的定义式E＝W

q

中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部

非静电力的特性决定，故A、C错误，D正确；电动势的单位虽然与电压单位相同，但

两者有本质的不同，B 错误．

2、一电池外电路断开时的路端电压为

3 V ，接上8 Ω的负载后路端电压降为

2.4 V ，则可以

判定电池的电动势

E 和内阻r 为

(

)

A ．E ＝2.4 V ，r ＝1 Ω

B ．E ＝3 V ，r ＝2 Ω

C ．E ＝2.4 V ，r ＝2 Ω

D ．

E ＝3 V ，r ＝1 Ω

答案 B

解析

当外电路断路时，

I ＝0，U 外＝E ＝3 V ；接上8 Ω负载时，I ′＝U 外′R ＝2.4

8

A ＝

0.3 A ，则r ＝U 内

I ′＝E －U 外′I ′＝3－2.4

0.3Ω＝2 Ω．

3、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

(

)

A ．电动机消耗的总功率为UI

B ．电动机消耗的热功率为U 2

R

C ．电源的输出功率为EI

D ．电源的效率为1－

Ir E

答案AD

解析

电动机不是纯电阻，电动机消耗的总功率为

UI ，A 选项正确；电动机消耗的热功

率为I 2

R ，B 选项错误；电源的输出功率为UI ，C 选项错误；电源的效率为

U E ＝E －Ir E

＝1－Ir

E ，D 选项正确．

4、如图所示，电阻

R 1＝2 Ω

，小灯泡L 上标有“3 V,1.5 W ”字样，电源内阻

r ＝1 Ω，滑动变阻器的最大阻值为

R 0(大小未知)．当触头P 滑动到最上端a 时，电流表的读数为

1 A ，小

灯泡L 恰好正常发光，求：(1)滑动变阻器的最大阻值R 0；

(2)当触头P 滑动到最下端b 时，电源的总功率及输出功率．

审题指导

审题时应注意以下两点：

(1)滑动触头P 在最上端a 时，R 与L 并联．(2)滑动触头P 在最下端b 时，R 与L 均被短路．