第十二章 电能 能量守恒定律（精品课堂）-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【精彩三年】课程探究与巩固教师用书word（人教版）浙江专用

第十二章 电能 能量守恒定律 拓展与归类·专题研析　闭合电路欧姆定律的应用 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江学考 链接浙江选考 理解闭合电路欧姆定律 物理观念：理解闭合电路欧姆定律 闭合电路欧姆定律的简单应用 1．电源的功率和效率 2．欧姆表的原理 (见学生用书P54) 知识点一　电源的功率和效率 1．电源的总功率P总＝EI。 2．电源内阻的发热功率P内＝I2r。 3．电源的输出功率P出＝P总－P内＝EI－I2r。 4．若外电路为纯电阻元件，设外电阻为R，电源的输出功率还可写为P出＝__I2R__。 5．若外电路为纯电阻元件，则当外电阻等于内阻时，即R＝__r__时，电源的输出功率最大，P出＝。 6．电源的效率为η＝。 【思辨】 思考题：如何证明若外电路为纯电阻元件，则当外电阻等于内阻，即R＝r时，电源的输出功率最大，P出＝。 【答案】 证明：P出＝I2R＝R＝，因此当R＝r时，电源输出功率最大，P出＝。 知识点二　欧姆表的原理 一个简单的欧姆表电路如图所示。设电源的电动势为E，内阻为r，电流表的电阻为Rg，可变电阻为R1，电流表满偏电流为Ig，欧姆表的总电阻为R Ω。 当红、黑表笔直接接触时(相当于被测电阻为 0)，电流表指针指在最大值 Ig处，由闭合电路的欧姆定律可得Ig＝＝，已知E和Ig 的值，就可以求得R Ω。 当红、黑表笔之间接有待测电阻Rx时，电流表指针指在Ix处，由闭合电路的欧姆定律可得Ix＝＝。由上式可知，电阻与电流存在一一对应的关系。因此，只要将原来的电流刻度转换成对应的电阻刻度，指针就能够指示出被测的__电阻__值。 【思辨】 思考题：多用电表电阻刻度盘上电阻值的刻度(最上边一行)是否均匀？为什么？ 【答案】 不均匀。由Ix＝＝，Rx与Ix之间不是线性关系，所以刻度盘上电阻值的刻度不均匀。 (见学生用书P55) (多选)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系上，如图中的a、b、c所示，以下判断正确的是(　AD　) A．直线a表示电源的PE－I图线 B．曲线c表示电源的PR－I图线 C．电源的电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω D．电源的最大输出功率Pmax＝2 W 【解析】 电源消耗的总功率的计算公式PE＝EI∝I，故图线是直线，故A正确。输出功率PR＝PE－Pr＝EI－I2r，应为开口向下的曲线，故b表示PR－I图线；电源内阻消耗的功率Pr＝I2r，应为开口向上的曲线，故c表示Pr－I图线，故B错误。当I＝2 A时，PR＝0，说明外电路短路，根据P＝EI得E＝＝＝4 V，r＝＝ Ω＝2 Ω，故C错误。输出功率PR＝PE－Pr＝EI－I2r＝4 V×I－2 Ω×I2＝－2 Ω×(I－1 A)2＋2 W，当I＝1 A时，输出功率最大，为2 W，故D正确。 1．2021·舟山中学高一机器人的使用提高了工作效率，将人们从繁重的生产劳动中解放出来。右图是一款微型机器人的直流电动机，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。下列说法正确的是(　B　) A．电动机消耗的总功率为EI B．电源的效率为×100% C．电源的输出功率为UI－I2R D．若用该机器人竖直提升质量为m的重物，则重物稳定后的速度为 【解析】 电动机正常工作，其额定电压为U，通过的电流为I，则电动机消耗的总功率为P总＝UI，A错误；根据E＝U＋Ir，电源的效率η＝＝×100%，B正确；电源的输出功率等于电动机的输入功率，即为P＝UI，C错误；电动机的热功率P热＝I2R，重物稳定后电动机的输出功率P出＝UI－I2R＝mgv，解得v＝，D错误。 2．图甲所示的电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R＝4 Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是(　B　) A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2＝2 W B．图乙中R1＝6 Ω，R2＝12 Ω C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大 D．调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2 A 【解析】 由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电源外电阻R等于内阻r时，输出功率最大，最大值为Pm＝。把定值电阻看成电源内阻，由图乙可知，当RP＝R1＝R＋r＝6 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2＝＝1.5 W，A错误；滑动变阻器的阻值为3 Ω时与阻值为R2时消耗的功率相等，有·3 Ω＝R2，解得R2＝12 Ω，B正确；当回路中电流最大时，即RP＝0时定值电阻R消耗的功率最大，C错误；当滑动变阻器RP的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为Im＝＝ A＝1 A