2019-2020版高中物理 第二章 恒定電流 微型專題5 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用

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1、微型專題5　閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 [學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]　 物理觀念：1.進(jìn)一步熟練掌握閉合電路歐姆定律及串、并聯(lián)電路的特點.2.熟練掌握閉合電路中的功率和相關(guān)物理量的關(guān)系． 科學(xué)思維：1.學(xué)會分析閉合電路動態(tài)問題的方法.2.會計算閉合電路的功率，借助公式和圖象，分析求解電源的最大輸出功率.3.學(xué)會含容電路的分析方法． 一、閉合電路的動態(tài)分析 閉合電路動態(tài)問題的分析方法 (1)程序法 ①分析電路，明確各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測量對象； ②由局部電阻變化判斷總電阻的變化； ③由I＝判斷總電流的變化； ④據(jù)U＝E－Ir判斷路端電壓的變化； ⑤由歐姆定律

2、及串、并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分的電路電壓及電流的變化． (2)結(jié)論法——“并同串反” “并同”：是指某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小． “串反”：是指某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小；某一電阻減小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大． 例1　(2018·無錫市江陰四校高二期中)如圖1所示，電源電動勢和內(nèi)阻都保持不變，當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭向上端移動時(　　) 圖1 A．電壓表的讀數(shù)增大，電流表的讀

3、數(shù)減小 B．電壓表和電流表的讀數(shù)都增大 C．電壓表和電流表的讀數(shù)都減小 D．電流表的讀數(shù)增大，電壓表的讀數(shù)減小 答案　A 解析　當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向上端移動時，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻R增大，由閉合電路歐姆定律知總電流I減小，路端電壓U＝E－Ir增大，則電壓表的示數(shù)增大；電阻R2兩端的電壓U2＝E－I(r＋R1)增大，流過電阻R2的電流I2增大，則流過電流表的電流I3＝I－I2減小，即電流表的讀數(shù)減小，故A正確，B、C、D錯誤． [學(xué)科素養(yǎng)]　例1回顧了閉合電路的歐姆定律及串、并聯(lián)電路的相關(guān)知識，并用于分析閉合電路動態(tài)問題．一方面讓學(xué)生對物理規(guī)律的認(rèn)識更加深刻，另

4、一方面也讓學(xué)生進(jìn)一步了解了閉合電路中的各物理量之間的關(guān)系，這很好的體現(xiàn)了“物理觀念”和“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng)． 針對訓(xùn)練1　(2018·聊城市期末)如圖2所示電路中，開關(guān)S閉合，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從a端向b端滑動時，以下判斷正確的是(　　) 圖2 A．電壓表示數(shù)變大，通過燈L1的電流變大，燈L2變亮 B．電壓表示數(shù)變小，通過燈L1的電流變小，燈L2變暗 C．電壓表示數(shù)變大，通過燈L2的電流變小，燈L1變亮 D．電壓表示數(shù)變小，通過燈L2的電流變大，燈L1變暗 答案　D 解析　當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上滑動時，變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，由I＝知總電流增大，通

5、過L2的電流增大，L2變亮；由U并＝E－I(RL2＋r)知，變阻器與L1并聯(lián)部分電壓減小，示數(shù)變小，L1變暗，D正確． 二、閉合電路的功率 1．電源的總功率 P總＝EI；電源內(nèi)電阻消耗的功率P內(nèi)＝U內(nèi)I＝I2r；電源輸出功率P出＝U外I. 2.對于純電阻電路，電源的輸出功率 P出＝I2R＝2R＝，當(dāng)R＝r時，電源的輸出功率最大，其最大輸出功率為Pm＝.電源輸出功率隨外電阻變化曲線如圖3所示． 圖3 3．電源的效率 指電源的輸出功率與電源的總功率之比， 即η＝×100%＝×100%＝×100%. 對于純電阻電路，電源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%，所以當(dāng)R增

6、大時，效率η提高．當(dāng)R＝r(電源有最大輸出功率)時，效率僅為50%，效率并不高． 例2　如圖4所示，電路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，變阻器的最大阻值為10 Ω. 圖4 (1)變阻器接入電路的阻值R為多大時，變阻器上消耗的功率最大？最大為多大？ (2)變阻器接入電路的阻值R為多大時，定值電阻R0上消耗的功率最大？最大為多大？ 答案　(1)2 Ω　 W　(2)0　 W 解析　(1)此種情況可以把R0歸入電源內(nèi)電阻，這樣變阻器上消耗的功率也就是電源的輸出功率． 即當(dāng)R＝r＋R0＝2 Ω時，R消耗功率最大為： Pm＝＝ W＝ W. (2)定值電阻R0上消耗的功

7、率可以表示為：P＝I2R0，因為R0不變，當(dāng)電流最大時功率最大，此時應(yīng)有電路中電阻最小，即當(dāng)R＝0時，R0上消耗的功率最大： Pm′＝R0＝×1.5 W＝ W. 功率最大值的求解方法 1．流過電源的電流最大時，電源的功率、內(nèi)阻損耗功率均最大． 2．對某定值電阻來說，其電流最大時功率也最大． 3．電源的輸出功率在外電阻等于內(nèi)阻時最大，若不能相等，外電阻越接近內(nèi)阻時，電源的輸出功率越大． 例3　如圖5所示，線段A為某電源的U－I圖線，線段B為某電阻的U－I圖線，以上述電源和電阻組成閉合電路時，求： 圖5 (1)電源的輸出功率P出為多大？ (2)電源內(nèi)部損耗的電功率是多少？

8、 (3)電源的效率η為多大？ 答案　(1)4 W　(2)2 W　(3)66.7% 解析　(1)根據(jù)題意從A的圖線可讀出E＝3 V，r＝＝ Ω＝0.5 Ω，從B圖線中可讀出外電阻R＝1 Ω. 由閉合電路歐姆定律可得I＝＝ A＝2 A， 則電源的輸出功率P出＝I2R＝4 W (2)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝2 W， (3)電源的總功率P總＝IE＝6 W， 故電源的效率η＝×100%≈66.7%. 1.穩(wěn)定電路的U－I圖象有兩種：一是電源的U－I圖象(如圖6中a)；二是用電器的U－I圖象，而用電器的U－I圖象又分兩類：線性(圖中b)和非線性(圖中c)． 圖6 2．

9、兩種圖象的交點坐標(biāo)表示該用電器單獨與電源串聯(lián)的工作電流和路端電壓(也是用電器兩端的電壓)．如圖，電源的輸出功率分別為Pb＝U1I1，Pc＝U2I2. 三、含電容器電路的分析與計算 1．電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，此支路相當(dāng)于斷路，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓． 2．電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電．如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電． 3．根據(jù)公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求電荷量及其變化量． 例4　如圖7所示，電源電動勢E＝10 V，內(nèi)阻可忽略，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF

10、，求： 圖7 (1)S閉合后，穩(wěn)定時通過R1的電流； (2)S原來閉合，然后斷開，這個過程中流過R1的總電荷量． 答案　(1)1 A　(2)1.2×10－4 C 解析　(1)S閉合后，電路穩(wěn)定時，R1、R2串聯(lián)， 電流I＝＝1 A. (2)S閉合時，電容器兩端電壓UC＝U2＝IR2＝6 V，儲存的電荷量Q＝CUC.S斷開至達(dá)到穩(wěn)定后電路中電流為零，此時UC′＝E，儲存的電荷量Q′＝CUC′.電容器上的電荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′－CUC＝1.2×10－4 C．電容器上電荷量的增加是在S斷開以后才發(fā)生的，這只有通過R1這條電路實現(xiàn)，所以流過R1的電荷量就是電容器帶電荷量

11、的增加量． 提示：注意分析S閉合前、后電容器極板上的電壓值及極板帶電的正、負(fù)． 針對訓(xùn)練2　(2018·無錫市江陰四校高二期中)如圖8所示的電路中，已知電容C1＝C2，電阻R1＝R2，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)開關(guān)S由閉合狀態(tài)斷開時，下列說法中正確的是(　　) 圖8 A．電容器C1的電荷量增多，電容器C2的電荷量減少 B．電容器C1的電荷量減少，電容器C2的電荷量增多 C．電容器C1、C2的電荷量都增多 D．電容器C1、C2的電荷量都減少 答案　C 解析　開關(guān)S閉合時，電容器C1兩端電壓與R2兩端電壓相等，C2兩端電壓與R1兩端電壓相等；開關(guān)S斷開時，電路斷路，電容器C

12、1、C2兩端電壓均等于電源電動勢E，由Q＝CU知，電容器C1、C2的電荷量均增多，C正確． 1．(閉合電路的動態(tài)分析)(多選)(2018·新余市期末)如圖9所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，不計電壓表和電流表內(nèi)阻對電路的影響，當(dāng)開關(guān)閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光．在將滑動變阻器的滑片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖9 A．小燈泡L1、L2均變暗 B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗 C．電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大 D．電流表A的讀數(shù)變化量與電壓表V的讀數(shù)變化量之比不變 答案　BCD 解析　將滑動變阻器的滑片逐漸向右滑動的過程中，變阻器接入電路的電

13、阻增大，與燈L1并聯(lián)的電路的電阻增大，外電路總電阻增大，干路電流減小，電流表讀數(shù)變小，L2變暗，電源的內(nèi)電壓減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律知路端電壓增大，電壓表V的讀數(shù)變大，而燈L2兩端電壓減小，所以燈L1兩端的電壓增大，燈L1變亮，故B、C正確，A錯誤；電壓表的讀數(shù)變化量(外電壓的變化量)與電流表的讀數(shù)變化量的比值為電源的內(nèi)阻，電源的內(nèi)阻不變，故D正確． 2.(電源的輸出功率和效率)(多選)如圖10所示，圖線AB是某電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖線，OM是固定電阻R兩端的電壓隨電流變化的圖線，由圖可知(　　) 圖10 A．該電源的電動勢為6 V，內(nèi)阻是2 Ω B．固定電阻R的阻值為

14、1 Ω C．該電源的最大輸出功率為9 W D．當(dāng)該電源只向電阻R供電時，其效率約為66.7% 答案　CD 解析　由圖線AB可知電源的電動勢E＝6 V，短路電流為I短＝6 A，則r＝＝1 Ω，故A錯誤；根據(jù)R＝得：R＝2 Ω，故B錯誤；當(dāng)外電路電阻等于內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大，所以該電源的最大輸出功率P＝＝9 W，故C正確；當(dāng)該電源只向電阻R供電時，電源效率η＝×100%＝×100%≈66.7%，故D正確． 3．(閉合電路中功率的計算)(2018·日照市期末)如圖11所示的電路中，電源電動勢E＝10 V，內(nèi)阻r＝0.5 Ω，電動機的電阻R0＝1.0 Ω，定值電阻R1＝1.5 Ω.電動

15、機正常工作時，理想電壓表的示數(shù)U1＝3.0 V．求： 圖11 (1)電源總功率； (2)電源的輸出功率； (3)電動機消耗的電功率，以及將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率． 答案　(1)20 W　(2)18 W　(3)12 W　8 W 解析　(1)已知電壓表的示數(shù)U1＝3.0 V和定值電阻R1＝1.5 Ω，根據(jù)歐姆定律可求出電路中的電流 I＝＝2.0 A 電源的總功率P總＝EI＝20 W (2)電源的輸出功率P出＝EI－I2r＝18 W (3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律，電動機兩端的電壓U2＝E－U1－Ir＝6 V 電動機消耗的電功率P電＝U2I＝12 W 電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械

16、能的功率，就是電動機的輸出功率P機＝U2I－I2R0＝8 W. 4．(含容電路的分析和計算)(2018·華中師大附中質(zhì)檢)如圖12所示，電源電動勢E＝6 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，電阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝7.5 Ω，電容器的電容C＝4 μF.開關(guān)S原來斷開，從閉合開關(guān)S到電路穩(wěn)定，試問這一過程中通過電阻R的電荷量是多少？ 圖12 答案　1.92×10－5 C 解析　S斷開時的等效電路圖如圖甲所示，電容器C兩端電壓U等于電阻R2兩端電壓U2，而 U2＝·R2＝3 V 電容器C的帶電荷量Q＝CU＝CU2＝1.2×10－5 C．且a板帶正電，b板帶負(fù)電． S閉合時的等效

17、電路圖如圖乙所示，電容器C兩端電壓U′等于電阻R1兩端電壓U1′，有 R外＝＝3 Ω 干路電流：I＝＝1.5 A 外電壓U外＝E－Ir＝4.5 V 電阻R1兩端電壓U1′＝U外＝1.8 V 電容器C的帶電荷量Q′＝CU′＝CU1′＝7.2×10－6 C 且a板帶負(fù)電，b板帶正電， 通過電阻R的電荷量ΔQ＝Q＋Q′＝1.92×10－5 C. 一、選擇題 考點一　閉合電路的動態(tài)分析 1.(多選)(2018·重慶市期末)如圖1所示的電路中，電表均為理想電表．閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器滑片P向左移動時，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．電流表A讀數(shù)變大 B．電壓表V1

18、讀數(shù)變大 C．電壓表V2讀數(shù)變大 D．燈泡L變亮 答案　BC 解析　滑動變阻器滑片P向左移動，接入電路的電阻變大，電路總電阻變大，總電流減小，內(nèi)電壓變小，外電壓變大，電流表A讀數(shù)變小，電壓表V1讀數(shù)變大；總電流減小，燈L兩端電壓減小，燈泡L變暗，而外電壓變大，則滑動變阻器兩端電壓變大，所以電壓表V2讀數(shù)變大，故A、D錯誤，B、C正確． 2.如圖2所示的電路，三只相同的燈泡L1、L2、L3，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向b端移動時(　　) 圖2 A．L1變亮，L2、L3變暗 B．L1、L2變亮，L3變暗 C．L1、L3變暗，L2變亮 D．L1、L3變亮，L2變暗 答案　B

19、3．(2018·東營市期末)某種熱敏電阻在環(huán)境溫度升高時，電阻會迅速減?。畬⑦@種熱敏電阻P接入如圖3所示電路，開關(guān)閉合．若環(huán)境溫度升高，下列判斷正確的是(　　) 圖3 A．電路的總電阻變大 B．流過P的電流變小 C．燈泡A變亮 D．燈泡B變亮 答案　C 考點二　含容電路的分析與計算 4．在如圖4所示的電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動片向下移動時，關(guān)于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是(　　) 圖4 A．L變暗，Q增大 B．L變暗，Q減小 C．L變亮，Q增大 D．L變亮，Q減小 答案　B 解析　當(dāng)滑動變阻器的滑動片向下移動時，變阻器接入電路的

20、電阻減小，外電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律知，干路電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，則路端電壓減小，燈L變暗．電容器極板間電壓等于變阻器兩端的電壓．由上得知，路端電壓減小，則通過L燈的電流減小，而干路電流增大，則通過R1的電流增大，R1兩端電壓也增大，則變阻器兩端的電壓減小，電容器所帶電荷量Q減小，故B正確． 5.如圖5所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置．閉合開關(guān)S，電路達(dá)到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動．如果僅改變下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是(　　) 圖5 A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值 C．增大兩板間的距

21、離 D．?dāng)嚅_開關(guān)S 答案　B 解析　在直流電路中，R2與電容器串聯(lián)的支路不通，因此電容器兩端的電壓等于R1兩端的電壓，增大R1的阻值，R1兩端的電壓增大，電容器兩端的電壓增大，由E＝可知，電容器兩極板間的電場強度增大，因此板間帶電油滴受到的電場力增大，會向上運動，A項錯誤；增大R2的阻值不改變電路中的總電阻，不改變R1兩端的電壓，因此電容器中油滴仍保持靜止，B項正確；增大兩板間的距離，而電容器兩板間的電壓一定，由E＝可知，板間的場強減小，油滴受到的電場力減小，油滴會向下運動，C項錯誤；斷開開關(guān)S，電容器會通過R1、R2進(jìn)行放電，使板間場強減小，油滴受到的電場力減小而向下運動，D項錯誤．

22、 6．(多選)如圖6所示的電路中，電源電動勢E＝6 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，電阻R1＝6 Ω，R2＝5 Ω，R3＝3 Ω，電容器的電容C＝2×10－5 F．若將開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時通過R2的電流為I；斷開開關(guān)S后，通過R1的電荷量為q.則(　　) 圖6 A．I＝0.75 A B．I＝0.5 A C．q＝2×10－5 C D．q＝1×10－5 C 答案　AD 解析　開關(guān)S閉合時，I＝＝0.75 A，選項A對，B錯；此時UC＝UR并＝1.5 V，QC＝CUC＝3×10－5 C，若將開關(guān)斷開，則電容器上所帶的電荷量通過R1、R3放掉，因I1∶I3＝R3∶R1＝1∶2，根據(jù)q＝I

23、t可知，通過R1的電荷量q＝QC＝1×10－5 C，選項C錯，D對． 考點三　電源的輸出功率與效率 7．(2018·重慶市期末)如圖7所示，電源電動勢為E，電源內(nèi)阻為r＝1 Ω，定值電阻R1＝4 Ω，滑動變阻器R2變化范圍是0～10 Ω，下列說法正確的是(　　) 圖7 A．當(dāng)R2＝3 Ω時，電源的輸出功率最大 B．當(dāng)R2＝3 Ω時，R1上獲得的功率最大 C．當(dāng)R2＝0時，電源的效率最大 D．當(dāng)R2＝0時，R1上獲得的功率最大 答案　D 解析　當(dāng)R1＋R2>r時，隨著外電阻阻值增大，電源輸出功率減小，所以當(dāng)R2＝0時，電源的輸出功率最大，故A錯誤；當(dāng)滑動變阻器的阻值為0時，

24、電路中電流最大，定值電阻R1的功率最大，故B錯誤，D正確；電源的效率η＝×100%＝×100%，當(dāng)滑動變阻器的阻值為0時，電路中電流最大，電源的效率最小，故C錯誤． 8.(多選)(2018·日照市期末)如圖8所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略，電表均為理想電表，開關(guān)S閉合后，燈泡正常發(fā)光．若滑動變阻器R的滑動端向下滑動，下列判斷正確的是(　　) 圖8 A．電源的效率一定減小 B．電源的輸出功率可能減小 C．燈泡L有可能會燒壞 D．電壓表V和電流表A的示數(shù)均減小 答案　AB 解析　滑動變阻器R的滑動端向下滑動，變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，外電壓減小，由η＝×100%知

25、，電源的效率減小，A正確；由于不知外電阻與內(nèi)電阻的關(guān)系，故電源的輸出功率的變化無法確定，B正確；R減小，R與L并聯(lián)部分的電壓減小，示數(shù)減小，L變暗，但的示數(shù)為總電流與通過L電流的差值，示數(shù)增大，C、D錯誤． 9．(多選)(2018·南師附中高二期中)如圖9所示，是測定兩個電源的電動勢和內(nèi)阻實驗中得到的路端電壓和電流的關(guān)系圖線，則應(yīng)有(　　) 圖9 A．當(dāng)I1＝I2時，電源總功率P1＝P2 B．當(dāng)U1＝U2時，電源輸出功率P出1

26、E相等，由電源的總功率P＝EI知，當(dāng)I1＝I2時，電源總功率P1＝P2，故A正確；電源的輸出功率P出＝UI，當(dāng)U1＝U2時，由題圖讀出I1r2，當(dāng)I1＝I2時，由閉合電路歐姆定律可知，R1r2，故P內(nèi)1

27、2單獨連接，則下列說法正確的是(　　) 圖10 A．電源1比電源2的內(nèi)阻大 B．電源1和電源2的電動勢相等 C．小燈泡與電源1連接時消耗的功率比與電源2連接時消耗的功率小 D．小燈泡與電源1連接時消耗的功率比與電源2連接時消耗的功率大 答案　ABC 解析　由閉合電路的歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r知，當(dāng)I＝0時電動勢E等于路端電壓U，即電源的U－I圖線與U軸的交點就是電源電動勢的大小，由題圖知，電源1和電源2的電動勢相等，故B正確；電源內(nèi)阻r＝，即電源的U－I圖線的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，由題圖知r1>r2，故A正確；小燈泡的U－I圖線與電源的U－I圖線的交點即為小燈泡的工作狀態(tài)，

28、由題圖知，小燈泡與電源1連接時消耗的功率P1＝U1I1小于小燈泡與電源2連接時消耗的功率P2＝U2I2，故C正確，D錯誤． 11．(多選)在如圖11甲所示的電路中，L1、L2和L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示．當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中的總電流為0.25 A，則此時(　　) 圖11 A．通過L1的電流為通過L2的電流的2倍 B．此時L1、L2和L3的電阻均為12 Ω C．L1消耗的電功率為0.75 W D．L1消耗的電功率為L2消耗的電功率的4倍 答案　AC 解析　電路中的總電流為0.25 A，則通過L1的電流為0.25 A．因L2和L3并聯(lián)，則L

29、2和L3兩端電壓相等，它們的電阻相等，因此它們的電流也相等，則有通過L1的電流為通過L2的電流的2倍，故A正確；由伏安特性曲線可以讀出電流為I1＝0.25 A時，電壓為U1＝3 V．L2的電流為I2＝0.125 A，此時電壓U2≈0.4 V，因此它們的電阻不相等，故B錯誤；L1消耗的電功率為P＝U1I1＝3×0.25 W＝0.75 W，故C正確；因通過L1的電流為通過L2的電流的2倍，假設(shè)它們的電阻相等，則有L1消耗的電功率為L2消耗的電功率的4倍，如今它們的電阻不相等，因此L1消耗的電功率不為L2消耗的電功率的4倍，故D錯誤． 二、非選擇題 12．(2018·北京市朝陽區(qū)高二上期末)在如

30、圖12所示的甲、乙電路中，電源的電動勢E＝3 V，內(nèi)電阻r＝1.0 Ω，電阻R＝2.0 Ω，電動機的內(nèi)阻R內(nèi)＝2.0 Ω. 圖12 (1)甲圖中閉合開關(guān)S后，電阻R的功率； (2)乙圖中閉合開關(guān)S后，電路中的電流為0.5 A，電動機的熱功率及輸出功率． 答案　(1)2 W　(2)0.5 W　0.75 W 解析　(1)題圖甲中閉合開關(guān)S后，電路中的電流：I＝＝ A＝1 A 電阻R上的功率：P＝I2R＝12×2 W＝2 W. (2)題圖乙中閉合開關(guān)S后，電路中的電流為0.5 A，則電動機兩端的電壓：U＝E－I′r＝2.5 V 電動機的總功率：P′＝I′U＝1.25 W 熱功率

31、：P熱＝I′2R內(nèi)＝0.52×2 W＝0.5 W 輸出功率：P出＝P′－P熱＝0.75 W 13．(2018·平頂山市、許昌市、汝州市聯(lián)考)圖13所示電路中，電源的電動勢E＝110 V，電阻R1＝21 Ω，電動機的內(nèi)阻R0＝0.5 Ω，開關(guān)S1始終閉合，當(dāng)開關(guān)S2斷開時，電阻R1消耗的電功率P1＝525 W；當(dāng)開關(guān)S2閉合時，電阻R1消耗的電功率P2＝336 W，求： 圖13 (1)電源的內(nèi)阻r； (2)當(dāng)開關(guān)S2閉合時，電動機輸出的機械功率P出． 答案　(1)1 Ω　(2)1 606 W 解析　(1)當(dāng)開關(guān)S2斷開時，電動機被斷路，此時電路中通過的電流為I＝ 電阻R1消耗

32、的功率P1＝I2R1，解得r＝1 Ω (2)當(dāng)開關(guān)S2閉合時，設(shè)R1兩端的電壓為U，有U＝ 設(shè)此時電源中通過的電流為I′，由閉合電路的歐姆定律有：E＝I′r＋U 流過R1的電流為I1，流過電動機的電流為I2，有：I1＝，又I1＋I(xiàn)2＝I′ 電動機的輸出功率為P出＝UI2－IR0， 解得P出＝1 606 W. 14．(2018·重慶市期末)如圖14所示，電源電動勢為E＝6 V，內(nèi)阻不計，電容C1＝1 μF，電容C2＝2 μF，電阻R1＝4 Ω，電阻R2＝2 Ω.求： 圖14 (1)當(dāng)開關(guān)S斷開時，A、B兩點間的電壓UAB； (2)開關(guān)S從斷開到閉合待電路穩(wěn)定后電容器C1的電荷量的變化值． 答案　(1)6 V　(2)2×10－6 C 解析　(1)當(dāng)開關(guān)S斷開時，電路電流I＝0，B與電源負(fù)極等勢，A與電源正極等勢，則UAB＝E＝6 V (2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，電容器C1的電壓UC11＝E 當(dāng)S閉合后穩(wěn)定時UC12＝UR1 UR1＝E 電壓減小ΔUC1＝UC11－UC12 電容器C1的電荷量減少ΔQ＝C1ΔUC1， 解得：ΔQ＝2×10－6 C. - 16 -