第8练 闭合电路欧姆定律与最大输出功率 广西壮族自治区（对口招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了广西壮族自治区（对口招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法。 本卷是广西壮族自治区（对口招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练的第8练，内容为：电动势、内阻、端电压、闭合电路欧姆定律以及电源最大输出功率的分析计算。 广西壮族自治区（对口招生）一课一练 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 第8练 闭合电路欧姆定律与最大输出功率 一、单项选择题 1. 某直流电源内阻忽略不计，其电动势为6V，最大输出电流为1A，当接上4Ω的电阻后，下面说法正确的是（ ） A. 电路工作正常，电路工作电流为1.5A B. 电路工作不正常，负载因过载可能损坏 C. 电路工作不正常，电源因过载可能损坏 D. 电路工作正常，电路工作电流为1A 2. 电路如图所示，可获得最大功率的阻值为（ ） A. 1.67Ω B. 2Ω C. 2.3Ω D. 4Ω 3. 对于一个内阻不为零的闭合电路，下列说法正确的是（ ） A. 电动势总是大于路端电压 B. 电动势总是等于路端电压 C. 当外电阻增大时，路端电压减小 D. 当外电阻增大时，电流增大 二、多项选择题 4. 关于电动势、内阻和端电压，下列说法正确的是（ ） A. 电动势数值等于电源开路时两端电压 B. 内阻数值等于电源内部电阻的等效值 C. 外电路闭合时端电压大于电动势 D. 电源发生短路时端电压等于电动势 5. 一电源的电动势为12 V，内阻为2 Ω，外接电阻为4 Ω。下列说法正确的是（ ） A. 电路中的电流为2 A B. 外电路端电压为10 V C. 内阻消耗功率为4 W D. 电源输出功率为16 W 6. 某电源电动势为24 V、内阻为4 Ω，外接电阻可调。下列说法正确的是（ ） A. 外电阻由2 Ω增大至12 Ω时，输出功率持续增大 B. 当外电阻为12 Ω时，电路电流为1.5 A C. 当外电阻为2 Ω时，电源输出功率为32 W D. 当外电阻为4 Ω时，电源输出功率最大，为36 W 三、判断题 7. 在电源内阻不为零的通路状态下，负载电阻变大，端电压就变大。（ ） 8. 全电路中，当负载电阻从直流电源上获得最大功率的同时，电源内阻也消耗了等量的电功率，因此电路的功率传输率仅有50%。（ ） 四、计算题 9. 某直流电源的电动势为12 V，内阻为2 Ω，接入可调电阻作为负载。求：（1）当负载电阻为4 Ω时，电路中的电流、路端电压和电源的输出功率。（2）当负载电阻调节到电源最大输出功率时，负载电阻、电路中的电流、路端电压以及最大输出功率分别是多少。（3）当负载电阻分别为1 Ω和8 Ω时，计算电源的输出功率，并比较两种情况下的输出功率大小。 五、综合应用题 10. 某自动化控制柜采用一组直流电源供电，电源电动势为24 V，内阻为2 Ω。控制柜的等效负载电阻为6 Ω，现有技术人员考虑通过调整负载，使等效负载电阻变为2 Ω。控制柜正常工作时要求端电压不低于16 V，输出功率不低于50 W。求：（1）负载电阻为6 Ω时，电路中的电流、端电压和电源输出功率。（2）负载电阻调整为2 Ω时，电路中的电流、端电压和电源输出功率，并判断此时是否达到电源的最大输出功率。（3）若要求端电压不低于16 V，在纯电阻负载条件下，为使输出功率尽可能大，负载电阻应调整为多少？调整后的输出功率是否满足控制柜的工作要求？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了广西壮族自治区（对口招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法。 本卷是广西壮族自治区（对口招生）《电工技术基础与技能》（高教版·第4版）一课一练的第8练，内容为：电动势、内阻、端电压、闭合电路欧姆定律以及电源最大输出功率的分析计算。 广西壮族自治区（对口招生）一课一练 《电工技术基础与技能》（高教版·第4版） 第8练 闭合电路欧姆定律与最大输出功率 一、单项选择题 1. 某直流电源内阻忽略不计，其电动势为6V，最大输出电流为1A，当接上4Ω的电阻后，下面说法正确的是（ ） A. 电路工作正常，电路工作电流为1.5A B. 电路工作不正常，负载因过载可能损坏 C. 电路工作不正常，电源因过载可能损坏 D. 电路工作正常，电路工作电流为1A 【答案】C 【解析】接入4 Ω电阻后，电路电流为6 V÷4 Ω＝1.5 A，超过电源允许的最大输出电流1 A，属于过载，电源可能损坏，因此选C。 2. 电路如图所示，可获得最大功率的阻值为（ ） A. 1.67Ω B. 2Ω C. 2.3Ω D. 4Ω 【答案】B 3. 对于一个内阻不为零的闭合电路，下列说法正确的是（ ） A. 电动势总是大于路端电压 B. 电动势总是等于路端电压 C. 当外电阻增大时，路端电压减小 D. 当外电阻增大时，电流增大 【答案】A 【解析】设电源电动势为E、内阻为r、外电阻为R，电路电流为I。根据闭合电路欧姆定律，E=U内+U端=Ir+U端。由于r>0且闭合电路中I>0，所以Ir>0，从而E>U端。外电阻增大时，I=E/(R+r)减小；路端电压U端=IR=ER/(R+r)增大。因此只有选项A正确。 二、多项选择题 4. 关于电动势、内阻和端电压，下列说法正确的是（ ） A. 电动势数值等于电源开路时两端电压 B. 内阻数值等于电源内部电阻的等效值 C. 外电路闭合时端电压大于电动势 D. 电源发生短路时端电压等于电动势 【答案】AB 【解析】电源开路时无电流，端电压等于电动势；内阻是电源内部电阻的等效值。闭合时端电压小于电动势，短路时端电压为零。 5. 一电源的电动势为12 V，内阻为2 Ω，外接电阻为4 Ω。下列说法正确的是（ ） A. 电路中的电流为2 A B. 外电路端电压为10 V C. 内阻消耗功率为4 W D. 电源输出功率为16 W 【答案】AD 【解析】根据闭合电路欧姆定律，电流为12÷（4＋2）＝2 A；端电压为8 V，输出功率为8×2＝16 W，内阻功率为22×2＝8 W。 6. 某电源电动势为24 V、内阻为4 Ω，外接电阻可调。下列说法正确的是（ ） A. 外电阻由2 Ω增大至12 Ω时，输出功率持续增大 B. 当外电阻为12 Ω时，电路电流为1.5 A C. 当外电阻为2 Ω时，电源输出功率为32 W D. 当外电阻为4 Ω时，电源输出功率最大，为36 W 【答案】BCD 【解析】最大功率条件为外电阻等于内阻，最大功率为242÷（4×4）＝36 W。外电阻为12 Ω时电流为1.5 A；为2 Ω时电流为4 A，输出功率为32 W。 三、判断题 7. 在电源内阻不为零的通路状态下，负载电阻变大，端电压就变大。（ ） 【答案】正确 【解析】设电源电动势为E、内阻为r>0、负载电阻为R。通路电流为I=E/(R+r)，端电压为U=IR=ER/(R+r)。对R求导可得dU/dR=Er/(R+r)^2>0，因此在r>0时，负载电阻R变大，端电压U变大，所以判断正确。 8. 全电路中，当负载电阻从直流电源上获得最大功率的同时，电源内阻也消耗了等量的电功率，因此电路的功率传输率仅有50%。（ ） 【答案】正确 【解析】当负载电阻等于电源内阻时，负载获得最大功率。此时负载电阻和内阻消耗的功率相等，负载功率占总功率的50%，因此功率传输率为50%，判断正确。 四、计算题 9. 某直流电源的电动势为12 V，内阻为2 Ω，接入可调电阻作为负载。求：（1）当负载电阻为4 Ω时，电路中的电流、路端电压和电源的输出功率。（2）当负载电阻调节到电源最大输出功率时，负载电阻、电路中的电流、路端电压以及最大输出功率分别是多少。（3）当负载电阻分别为1 Ω和8 Ω时，计算电源的输出功率，并比较两种情况下的输出功率大小。 【答案】（1）电路中的电流为2 A，路端电压为8 V，输出功率为16 W。（2）负载电阻为2 Ω，电路中的电流为3 A，路端电压为6 V，最大输出功率为18 W。（3）负载电阻为1 Ω时，输出功率为16 W；负载电阻为8 Ω时，输出功率为11.52 W。负载电阻为1 Ω时输出功率较大。 【解析】由闭合电路欧姆定律，I=E/(R+r)，路端电压U=IR，输出功率P=R。R=4Ω时，I=2A，U=8V，P=16W。最大功率条件为R=r=2Ω，此时I=3A，U=6V，Pmax=18W。R=1Ω和8Ω时，P分别为16W和11.52W，故R=1Ω时输出功率较大。 五、综合应用题 10. 某自动化控制柜采用一组直流电源供电，电源电动势为24 V，内阻为2 Ω。控制柜的等效负载电阻为6 Ω，现有技术人员考虑通过调整负载，使等效负载电阻变为2 Ω。控制柜正常工作时要求端电压不低于16 V，输出功率不低于50 W。求：（1）负载电阻为6 Ω时，电路中的电流、端电压和电源输出功率。（2）负载电阻调整为2 Ω时，电路中的电流、端电压和电源输出功率，并判断此时是否达到电源的最大输出功率。（3）若要求端电压不低于16 V，在纯电阻负载条件下，为使输出功率尽可能大，负载电阻应调整为多少？调整后的输出功率是否满足控制柜的工作要求？ 【答案】（1）电流公式为 ，代入得 ；端电压为 ；输出功率为 。（2）电流为 ；端电压为 ；输出功率为 。此时负载电阻等于电源内阻，达到最大输出功率。（3）端电压公式为 。令端电压为16 V，得 ，解得 。调整后 ，，满足端电压和输出功率要求。 【解析】（1）闭合电路中电流由电动势除以外电阻与内阻之和得到，再据端电压和输出功率公式计算。（2）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大，但端电压降至12 V。（3）端电压不低于16 V时，负载电阻不能小于4 Ω；取4 Ω可获得满足电压限制的最大功率64 W。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $