1、第五节电_功_率 1.电功的普适公式WUIt。2电功率的普适公式PUI。3焦耳定律即求解电热的表达式QI2Rt可适用于任何电路。4热功率的普适公式P热I2R。一、电功和电功率1电功(1)定义：电流通过一段电路时，自由电荷在电场力的推动下作定向移动，电场力对自由电荷所做的功。(2)表达式：WUIt。2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功。(2)表达式：PUI。二、焦耳定律和热功率1焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)公式：QI2Rt。2热功率(1)定义：单位时间内的发热量。(2)公式：PI2R。三、闭合电路中的功率(1)闭合电
2、路中能量转化关系：EIU外IU内I。(2)电源提供的能量一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能量；另一部分消耗在内电阻上，转化为内能。(3)电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力。1自主思考判一判(1)电功越大，电功率就越大。()(2)只有纯电阻电路中，电热的表达式是QI2Rt。()(3)非纯电阻电路中，电热的表达式是QI2Rt。()(4)电动机工作时，消耗的电能大于产生的电热。()(5)电源的功率越大，其输出功率越大。()2合作探究议一议(1)根据我们的生活、生产经验列举一些常见的用电器，并说明电能主要转化为什么能？提示：电灯，把电能转化为光能。电热毯、电熨斗、电饭煲、电热水器，
3、把电能转化为内能(热能)。电动机，把电能转化为机械能。电解槽，把电能转化为化学能。(2)用电器铭牌上所标的功率有何意义？提示：用电器铭牌上所标功率指的是用电器的额定功率，即用电器能长时间正常工作时的最大功率，用电器实际工作时，其功率不一定等于额定功率，一般要小于或等于额定功率。(3)电功率与热功率的含义分别是什么，计算公式分别是什么？提示：电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，计算公式PIU；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率，计算公式PI2R。(4)对一个电动势为E和内电阻一定的电源，在对外供电的过程中，什么情况下电源的总功率最大？什么情况下电源内部的发热功率最
4、大？提示：由P总IE，P内I2r可知，当流过电源的电流最大时，即回路中电阻值最小时，电源的总功率和电源内部的发热功率最大。电功、电功率的计算1串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率分配功率关系PP1P2PnPP1P2Pn2额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额U额I额。(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。典例额定电压都是110 V，额定功率P甲100 W，P乙40 W的电灯两盏，若接在电压是220
5、V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是()思路点拨 解析对灯泡有PUI，可知：R甲R乙，对于A电路，由于R甲U甲，且有U乙110 V，乙灯被烧毁，U甲R甲，甲灯又并联变阻器，并联电阻更小于R乙，所以U乙U并，乙灯被烧毁。对于C电路，乙灯与变阻器并联电阻可能等于R甲，所以可能U甲U乙110 V，两灯可以正常发光。对于D电路，若变阻器的有效电阻等于甲、乙的并联电阻，则U甲U乙110 V，两灯可以正常发光。比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(I甲I乙)110，而D电路中变阻器功率为(I甲I乙)110，所以C电路消耗电功率最小。答案C1当电阻两端加上某一稳定电压时，
6、通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A3 V1.8 JB3 V3.6 JC6 V1.8 J D6 V3.6 J解析：选D设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2，通电的时间都为t。由公式W1U1q1和W1t可得：U13 V，0.1 s1。再由W2U2q2和W2t可求出：U26 V，W23.6 J，故选项D正确。2一只规格为“220 V2 000 W”的电炉，它在正常工作时的电阻是多少？若电网电压为200 V，电炉工作时的实际功率是多少？在220 V电压下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电
7、炉一个月(按30天计算)要消耗多少度电？解析：设电炉的电阻为R，由P得R 24.2 当电压为U200 V时，电炉的实际功率为P W1 653 W在220 V的电压下，该电炉一个月消耗的电能为WPt2230 kWh120 kWh。答案：24.2 1 653 W120度电功与电热的区别和联系1纯电阻电路与非纯电阻电路对比纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律服从欧姆定律I不服从欧姆定律UIR或I能量转化电流做功全部转化为内能电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝、白炽灯等电动机、电解槽等2电功与电热(1)纯电
8、阻电路：WQUItI2Rtt，P电P热UII2R。(2)非纯电阻电路：电功WUIt，电热 QI2Rt，WQ；电功率PUI，热功率P热I2R，PP热。特别提醒在非纯电阻电路中，只能用WUIt和PUI计算电功和电功率；QI2Rt及P热I2R计算电热和热功率。而且Wt，P，Qt，P热。典例规格为“220 V36 W”的排气扇，线圈电阻为40 ，求：(1)接上220 V的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上220 V的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。审题指导第一步抓关键点关键点获取信息排气扇规格为“220 V，36 W”接220 V电压电压和功率
9、均达到额定值线圈电阻40 可根据“220 V,36 W” 求出I，从而求出P热接上电源，电动机不转电路转化为纯电阻电路第二步找突破口(1)额定电压下，电流可据I求出。(2)机械功率可通过P机P电P热求出。(3)电动机不工作时，220 V电压全加在40 电阻上，电动机此时即为“电阻”。解析(1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为：I A0.16 A，发热功率为：P热I2R(0.16)240 W1 W。转化为机械能的功率为：P机PP热36 W1 W35 W。(2)扇叶被卡住不能转动后， 电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I A5.5 A，电动机消耗的功率即发
10、热功率：P电P热UI2205.5 W1 210 W。答案(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W电动机的功率问题(1)功率关系：P入P机P热，即IUP机I2R。(2)电动机的效率：。(3)当电动机被卡不转动时相当于一个纯电阻电路。 1一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V时，电流为0.3 A。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r 1 。电动
11、机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P入I1U10.82 W1.6 W。电动机的机械功率P机P入I12r(1.60.821)W0.96 W。答案：1.6 W0.96 W2.如图251所示，一台直流电动机所加电压为110 V，通过的电流为5 A。该电动机在10 s内把一个质量为50 kg的物体匀速提高了9 m，求电动机的电功率和电动机线圈的电阻(不计摩擦，g取10 m/s2)。图251解析：电功率：PUI1105 W550 W电动机做功的过程就是把电能转化为机械能和内能的过程。机械能：Emgh50109 J4 500 J内能：QWEPtE(550104 500)J1 000
12、J由焦耳定律QI2Rt，得：R 4 。答案：550 W4 闭合电路中的功率问题1电源的有关功率和电源的效率。(1)电源的总功率：P总IE。(2)电源的输出功率：P出IU。(3)电源内部的发热功率：P内I2r。(4)三者关系：P总P出P内。(5)电源的效率：，对于纯电阻电路，。2纯电阻电路中输出功率与外电阻的关系：P出I2RR。(1)当Rr时，电源有最大输出功率P出max。(2)输出功率P出与外电阻R的图像分析。图252当Rr时，输出功率最大，P出。当Rr时，若R增大，则P出减小。除Rr外，图像上总有两点输出功率P出相等，如图中R1与R2，则有：2R12R2整理得：R1R2r2。典例如图253所
13、示，已知电源的电动势为E，内阻r2 ，定值电阻R10.5 ，滑动变阻器的最大阻值为5 ，求：图 253(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？思路点拨(1)R1为定值电阻，其功率P1I2R1，欲使P1最大，需使I最大。(2)外电路是可变电阻，当外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大。(3)R2是可变电阻，欲使P2最大，可将R1归为电源内阻，新电源内阻rR1r2.5 ，当R2r时，P2最大。解析(1)因为电路是纯电阻电路，则满足闭合电路欧姆定律，有PR1R1。当R20
14、时，电阻R1消耗的功率最大，PR1mR1。(2)由电源输出功率最大的条件：当R1R2r，即R2rR11.5 时，电源输出的功率最大，Pm。(3)方法一(极值法)：PR2R2R2。当R2R1r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，即PR2m。方法二(等效电源法)：如果把电源和R1的电路等效为一个新电源，则整个电路等效为一个新电源和滑动变阻器组成的闭合电路，“外电路”仅一个滑动变阻器R2，这个等效电源的E和r可以这样计算：把新电源的两端断开，电源电动势E等于把电源断开时电源两端的电压，则新电源的电动势EE，而等效电源的内阻rR1r，即两个电阻的串联。根据电源的输出功率随外电阻变化的规律，在R2上消
15、耗的功率随外电阻R2的增大而先变大后变小，当R2rR1r2.5 时，在R2上消耗的功率达到最大值，即PR2m。答案(1)0(2)1.5 (3)2.5 纯电阻电路中：(1)当变阻器阻值为零时，定值电阻的功率最大。(2)在可变电阻阻值等于等效电源内阻时，可变电阻功率最大，若二者不可能相等，则是在二者最接近时，可变电阻的功率最大。 1(多选)如图254所示，已知电源内阻为r，定值电阻R0的阻值也为r，滑动变阻器R的总电阻为2r。若滑动变阻器的滑片P由A向B滑动，则()图254A电源的输出功率由小变大B定值电阻R0上获得的功率由小变大C电源内部电势降落由小变大D滑动变阻器消耗的功率变大解析：选ABC由
16、题图可知，当滑动变阻器的滑片P由A向B滑动时，滑动变阻器的有效电阻在减小，外电路电阻由3r逐渐减小为r，由电源的输出功率与外电阻的关系可知，电源的输出功率由小变到最大，故选项A正确；定值电阻R0消耗的功率为PR0I2R0，而电流在不断增大，则R0消耗的功率也由小变大，电源内部的电压降Ir也由小变大，所以选项B、C正确；对于滑动变阻器消耗的功率的变化情况，可把R0r2r看做是新电源的内阻，则可知当R2r时滑动变阻器消耗的功率最大，当R变小时，其消耗的功率变小，选项D错误。2.如图255所示，R为电阻箱，为理想电压表。当电阻箱读数为R12 时，电压表读数为U14 V；当电阻箱读数为R25 时，电压
17、表读数为U25 V。图255(1)求电源的电动势E和内阻r。(2)当电阻箱R的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？解析：(1)根据闭合电路欧姆定律有EU1r，EU2r即E42r，E5r解得E6 V，r1 。(2)电源的输出功率为P出R，由数学知识可知，当Rr1 时，电源的输出功率最大，最大输出功率为P出m9 W。答案：(1)6 V1 (2)1 9 W1(2015浙江高考)下列说法正确的是()A电流通过导体的热功率与电流大小成正比B力对物体所做的功与力的作用时间成正比C电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比D弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比解析：选C在导体电阻一定的
18、条件下，由PI2R知热功率与电流的二次方成正比，选项A错误。根据功的公式可知其大小与力的作用时间无关，选项B错误。由电容的定义式可得QCU，即电荷量与两极间的电势差成正比，选项C正确。弹簧的劲度系数只跟弹簧本身有关，与弹簧伸长量无关，选项D错误。2把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串t并为()A11B21C41 D14解析：选C串联后电阻为R12r，产生的热量为Q1t串t串；并联后电阻为R2，产生的热量为Q2t并t并，若要Q1Q2，所以有t串t并41。3把六个相同的小灯泡接成如图1甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、
19、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是()图1AP甲P乙 BP甲3P乙CP乙3P甲 DP乙3P甲解析：选B设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲123I36I，乙图中电路的总电流为I，P乙12I12I，故有P甲3P乙，B正确。4一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，当二者通过相同的电流且均正常工作时，在相同的时间内()电炉放出的热量与电动机放出的热量相等电炉两端电压小于电动机两端电压电炉两端电压等于电动机两端电压电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率ABCD解析：选A由P热I2R知正确。因电动机消耗的功率有热功率和机械功率两部分，正确。对电炉U
20、II2R，而电动机UII2RP机，所以UU，正确。5(多选)如图2所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为可变电阻，当R3的阻值减小时()图2A电压表的示数增大 BR2中的电流减小C小灯泡的功率减小 D电源路端电压降低解析：选ABD当R3的阻值减小时，总电阻减小，则由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，则由UEIr可知，路端电压减小，故D正确；因干路电流增大，则R1两端的电压增大，故电压表示数增大，故A正确；因路端电压减小，电压表示数增大，则并联部分电压减小，故R2中的电流减小，故B正确；由以上分析可知，通过小灯泡L的电流增大，由PI2R可知灯泡功率增大，故C错误。6(多选)现有甲、
21、乙、丙三个电源，电动势E相同，内阻不同，分别为r甲，r乙，r丙。用这三个电源分别给定值电阻R供电，已知Rr甲r乙r丙，则将R先后接在这三个电源上的情况相比较，下列说法正确的是()A接在甲电源上时，电源内阻消耗的功率最大B接在甲电源上时，定值电阻R两端的电压最大C接在乙电源上时，电源的输出功率最大D接在丙电源上时，电源的输出功率最大解析：选AD根据PrI2r，由数学知识可知，当Rr时，Pr最大，故接在甲电源上时，电源内阻消耗的功率最大，选项A正确；因为UR，故接在甲电源上时，定值电阻R两端的电压最小，选项B错误；电源的输出功率为：PRI2R，故当内阻r最小时，R上的功率最大，即接在丙电源上时，电
22、源的输出功率最大，故选项D正确，C错误。7如图3所示，直线A为某电源的UI图线，曲线B为某小灯泡的UI图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是()图3A4 W,8 WB2 W,4 WC2 W,3 WD4 W,6 W解析：选D用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率是UI22 W4 W，电源的总功率是EI32 W6 W。选项D正确。8额定电压为4.0 V的直流电动机的线圈电阻为1.0 ，正常工作时，电动机线圈每秒产生的热量为4.0 J ，下列计算结果正确的是()A电动机正常工作时的电流强度为4.0 AB电动机正常工作时的输出功率为8.0 WC电动机每分钟将电
23、能转化成机械能为240.0 JD电动机正常工作时的输入功率为4.0 W解析：选C电动机正常工作时的电流强度为I A2 A，选项A错误；电动机正常工作时的输出功率为P出IUP内24 W4 W4 W，选项B错误；电动机每分钟将电能转化成机械能为E机P出t460 J240 J，选项C正确；电动机正常工作时的输入功率为PUI24 W8 W，选项D错误。9如图4所示，a、b分别表示一个电池组和一只电阻R的伏安特性曲线。用该电池组直接与电阻R连接成闭合电路，则以下说法正确的是()图4A电池组的内阻是0.33 B电阻的阻值为1 C电池组的输出功率将是4 WD改变电阻R的阻值时，该电池组的最大输出功率为4 W
24、解析：选D根据图线a可得图线a的斜率表示电源内阻，故r 1 ，A错误；图线b的斜率表示电阻的大小，故R 3 ，故B错误；两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端时电路的工作状态，由图读出路端电压为U3 V，电流为I1 A，电池组的输出功率是PUI3 W，故C错误；根据数学知识得知，当外电阻等于电池的内阻时，即外电阻Rr1 时，电池组的最大输出功率P出2R4 W，故D正确。10(多选)如图5所示，电源的电动势和内阻分别为E、r。滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，下列各物理量变化情况为()图5A电容器所带电荷量一直增加B电容器所带电荷量先减少后增加C电源的总功率先减少后增加D电压表的读数
25、先减少后增加解析：选BC对电路分析可知：滑动变阻器两部分是并联，再与另一电阻串连接入电源中。所以当两部分电阻相等时，此时的电阻最大，电流最小。随着滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，总电阻先增大后减小，导致电流先减小后增大。而电容器与电阻R0并联，所以电压先减小后增大，则电容器所带电荷量先减少后增加，故选项A错误、B正确；因电动势不变，则电源的总功率先减少后增加，故选项C正确；因电流先减小后增大，内电压先减小后增大，外电压先增大后减小，由于电压表是测得外电压，所以路端电压是先增加后减少，故选项D错误。11(2015北京高考)真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图6所示。光照前
26、两板都不带电。用光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变。a和b为接线柱。已知单位时间内从A板逸出的电子数为N，电子逸出时的最大动能为Ekm。元电荷为e。图6(1)求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短。(2)图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r。(3)在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U。外电阻上消耗的电功率设为P；单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为Ek。请推导证明：PEk。(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出
27、的物理量，要在解题中做必要的说明)解析：(1)由动能定理得EkmeUm，可得Um短路时所有逸出的电子都到达B板，故短路电流I短Ne(2)电源的电动势等于断路时的路端电压，即上面求出的Um，所以EUm电源内阻r。(3)设电阻两端的电压为U，则电源两端的电压也是U。由动能定理知，一个电子经电源内部电场后损失的动能EkeeU设单位时间内有N个电子到达B板，则损失的动能之和EkNEkeNeU根据电流的定义，此时电源内部的电流INe此时流过外电阻的电流也是INe，外电阻上消耗的电功率PIUNeU所以PEk。答案：(1)Ne(2)(3)见解析12.如图7所示，一电荷量q3105 C带正电的小球，用绝缘细线
28、悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点。开关S合上后，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角37。已知两板相距d0.1 m，电源电动势E15 V，内阻r0.5 ，电阻R13 ，R2R3R48 。g取10 m/s2，已知sin 370.6，cos 370.8。求：图7(1)电源的输出功率；(2)两板间的电场强度的大小；(3)带电小球的质量。解析：(1)R2与R3并联后的电阻值R234 由闭合电路欧姆定律得I A2 A电源的输出功率P出I(EIr)28 W。(2)两板间的电压UCI(R1R23)2(34) V14 V两板间的电场强度E140 N/C。(3)小球处于静止状态，所受电场力为F，又FqE由平
29、衡条件得：竖直方向Tcos mg0水平方向Tsin qE0带电小球的质量m5.6104 kg。答案：(1)28 W(2)140 N/C(3)5.6104 kg闭合电路的综合问题1(多选)直流电路如图1所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()图1A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解析：选ABC滑动变阻器的滑片P向右移动时电路的总电阻变大，根据I可知总电流变小，电源的总功率P总IE减小，选项A正确；电源的效率，又UIR，EI(Rr)，所以，当R增大时，电源的效率增大，选项B正确；电源内部损耗功率P损I2r减小，选项C正确；电源的输出功率PIU，经
30、推导可知当外电路电阻等于电源内阻时输出功率最大，由于电源内阻未知，故不能确定电源输出功率的变化情况，选项D错误。2.如图2所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()图2A的读数变大，的读数变小B的读数变大，的读数变大C的读数变小，的读数变小D的读数变小，的读数变大解析：选B将S断开，则电路的总电阻变大，总电流变小，由UEIr知，路端电压变大，故电压表的示数变大；R1两端的电压IR1变小，则R3两端的电压变大，流过R3的电流变大，电流表的示数变大。选项B正确。3.在某控制电路中，需要连成如图3所示的电
31、路，它主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2分别是红、绿指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是()图3AL1、L2两个指示灯都变亮BL1、L2两个指示灯都变暗CL1变亮，L2变暗DL1变暗，L2变亮解析：选B当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，电位器接入电路的电阻减小，根据串联、并联电路的特点可知电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，L1变暗，通过L1的电流减小，故通过R1的电流增大，R1两端的电压增大，L2及R2两端的电压减小，L2的功率减小，
32、L2变暗，选项B正确。4.在如图4所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，、为理想电流表和理想电压表。在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()图4Aa点的电势降低B电压表示数变小C电流表示数变小D电容器C所带电荷量增多解析：选A在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，外电路电阻减小，电源输出电流变大，路端电压减小，R1两端电压升高，故a点的电势降低，电压表示数变大，通过R2的电流减小，电流表示数变大；因R2与R3并联，R2两端电压降低，故电容器C两端电压降低，电容器C所带电荷量减少，选项A正确，B、
33、C、D错误。5.如图5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()图5AR3断路BR2断路CR1短路DR1、R2同时短路解析：选B由电路图可知，通过灯泡A的电流等于通过灯泡B的电流与通过R2的电流之和。灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，说明通过灯泡B的电流变大，而通过灯泡A的电流变小，因此通过R1的电流变小，所以B正确。R3断路或R1短路都会使两灯泡都比原来变亮；R1、R2同时短路会使灯泡A比原来变亮，灯泡B熄灭。6电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中
34、得到的实验图线如图6所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、b。由图可知a、b的值分别为()图6A.、 B.、 C.、 D.、解析：选D由UI图像可知，若电源的电动势为6U0，则a、b两点对应的路端电压分别为4U0、2U0，电源的效率，所以a，b，选项D正确。7.如图7所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()图7A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，电流表的示数增大解析：选A滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，R0接入电路
35、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，路端电压变小，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。选项A正确。8. (多选)如图8所示，闭合开关S后，A灯与B灯均发光，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，以下说法中正确的是()图8AA灯变亮BB灯变亮C电源的输出功率可能减小D电源的总功率可能增大解析：选AC当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电阻变大，则总电阻变大，总电流变小，电源的总功率变小，选项D错误；当外电路的电阻等于内阻时，输出功率最大，滑片P向左滑动时，电源的输出功率可能减小，选项C正确；因总电流减小，所以B灯变暗，选项B错误；总电流减小引
36、起内电压和B灯两端的电压减小，所以A灯两端的电压变大，A灯变亮，选项A正确。9.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内，如图9所示，求图9(1)电源内阻r；(2)当电流为1.5 A时，外电路的电阻及此时电源的效率。解析：(1)电源的总功率：PEEI，则电源的电动势E V8 V；电源的输出功率P出IEI2r；电源内部的发热功率PrI2r，由图像知，当I1 A时，Pr4 W，则r 4 。(2)当电流为1.5 A时，P出IEI2r1.58 W1.524 W3 W，则R 。此时电源的效率：100%25%。答案：(1)4 (4) 25%10
37、.如图10所示，电灯L标有“4 V1 W”，滑动变阻器R1的总电阻为50 。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：图10(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UU2I2R2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，R2不可能断路，电压表也有读数，滑动变阻器R1也不可
38、能断路，只可能是电灯L发生断路。(2)L断路后，外电路只有R2，因无电流流过R1，电压表示数即为路端电压U2U端10V，R2 20 。L未断路时恰好正常发光，UL4 V，IL0.25 A，U端U2I2R20.4520 V9 V，R1 20 。(3)根据闭合电路欧姆定律EUIr，故障前E9(0.450.25)r，故障后E100.5r，得E12.5 V，r5 。答案：(1)断路灯L(2)20 (3)12.5 V5 11.如图11所示的电路中，直流发电机的电动势E250 V，内电阻r3 ，R1R21 ，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200 V，额定功率为1 000 W，
39、其他电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化。问：图11(1)当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？(2)当接通几只电热器时，发电机输出的功率最大？(3)当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？(4)当接通几只电热器时，电阻R1、R2上消耗的功率最大？(5)当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大？解析：不计电热器电阻随温度的变化，则每只电热器的电阻R0 40 。每只电热器的额定电流I0 A5 A。(1)要使用电器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200 V，因此干路电流I A10 A。而每只电热器额定电流为5 A，则电热器的数量n12只。(2)要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，因此可得电热器总电阻Rr(R1R2)3 (11) 1 ，所以n240只。(3)要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组得到的电功率最大，R1、R2视为等效(电源)内阻，要使电热器的总功率最大，必须使其总电阻RR1R2r1 1 3 5 。所以n38只。(4)要使R1、R2上消耗的功率最大，必须使其电流为最大，由此电路中总电阻必须最小，即当50只电热器全接通，可满足要求，所以n450只。(5)I总，每只电热器的电流II总，n1时，I最大，所以n51只。答案：(1)2只(2)40只(3)8只(4)50只(5)1只
