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课件网) 本 章 整 合 知识网络·系统构建 重点题型·归纳剖析 知识网络·系统构建 本章知识可分为三个组成部分。第一部分为基本公式及概念,第二部分为基本规律,第三部分为实验。 一、基本公式及概念 公式及概念 二、基本规律 三、实验 电池电动势和内阻的测量 重点题型·归纳剖析 一 二 三 电源的功率和效率 【例题1】 (多选)如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内阻,以下说法正确的是( ) A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率 B.当R1=R2+r时,R1获得最大功率 C.当R2=0时,R1获得最大功率 D.当R2=0时,电源的输出功率最大 答案:AC 解析:在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图甲所示),R2的电功率是等效电源的输出功率。显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,A项正确;讨论R1的电功率时,由于R1为定值,根据P=I2R知,电路中电流越大,R1上的电功率就越大(P1=I2R1),所以,当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r,如图乙所示),R1获得的电功率最大,故B项错误,C项正确;讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率不一定最大,故D项错误。 解决最大功率问题的两点注意 1.解决最大功率问题时,要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率,定值电阻的最大功率用P=I2R=分析,可变电阻的最大功率用等效电源法求解。 2.电源输出功率最大时,效率不是最大,只有50%。 【变式训练1】 (多选)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 纯电阻电路和非纯电阻电路 【例题2】 如图所示,电解槽A和电炉B并联后接到电源上,电源内阻r=1 Ω,电炉电阻R=19 Ω,电解槽电阻r'=0.5 Ω。当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率为684 W;S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)。 (1)求电源的电动势。 (2)求S1、S2都闭合时,通过电解槽的电流。 (3)求S1、S2都闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率。 答案:(1)120 V (2)20 A (3)1 700 W (3)电解槽消耗的电功率 PA=U=20×95 W=1 900 W 电解槽内热损耗功率 P热=IA2r'=202×0.5 W=200 W 电解槽中电能转化成化学能的功率为 P化=PA-P热=1 700 W。 1.电炉为纯电阻用电器,其消耗的电能全部转化为电热。 2.电解槽为非纯电阻用电器,其消耗的电能转化为电热和化学能两部分。 【变式训练2】 如图所示,电源E(内阻不计)电压恒定且为12 V,定值电阻R1=R2=8 Ω,电动机M的内阻为R3=1 Ω,当开关S闭合,电动机转动稳定后,理想电压表的读数为U1=4 V。电动机除了内阻外不计其他损耗。 (1)求电动机输出的机械功率P1。 (2)求电路消耗的总功率P。 答案:(1)3 W (2)30 W 含容电路的分析与计算 1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,此支路相当于断路,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。 2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。 3.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。 【例题3】 如图所示,电源电动势E=10 V,内阻可忽略,R1=4 Ω, R2=6 Ω,C=30 μF。 (1)求S闭合后,稳定时通过R1的电流。 (2)S原来闭合,然后断开,求这个过程中流过R1的电荷量。 答案:(1)1 A (2)1.2×10-4 C 解析:(1)S闭合后,电路稳定时,R1、R2串联,则有 即为通过R1的电流。 (2)S闭合时,电容器两端电压UC=U2=I·R2=6 V,储存的电荷量Q1=C·UC。 ... ...
