期中复习：电源的电动势和内阻、路端电压随负载的变化规律、电源输出电压、总功率、输出功率的计算 专项训练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

期中复习：电源电动势和内阻、路端电压与负载、计算电源输出电压、总功率、输出功率专项训练 期中复习：电源电动势和内阻、路端电压与负载、计算电源输出电压、总功率、输出功率专项训练 考点目录 电源电动势和内阻 路端电压与负载 计算电源输出电压、总功率、输出功率 考点一 电源电动势和内阻 例1．（25-26高二上·上海闵行·阶段检测）有一电池，外电路断开时的端电压为，外电路接上阻值为的负载电阻后的端电压降为，则可以确定电池的电动势E和内阻r为（     ） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】外电路断开时，路端电压等于电池的电动势，因此， 根据闭合电路欧姆定律的分压规律，路端电压满足 代入已知、、，得 ，解得 故选C。 例2．（25-26高二上·甘肃兰州·期末）如图所示，电动势为5.2V的电源跟一个阻值为8Ω的电阻连接成闭合电路，理想电压表测得电源两端的电压为3.2V，则电源的内阻为（     ） A．5Ω B．2Ω C．3Ω D．4Ω 【答案】A 【详解】由闭合电路欧姆定律可知 联立解得 故选A。 例3．（25-26高二上·广东广州·阶段检测）某电源所接外电路的电阻R＝0.8 Ω时，路端电压是4.8 V，外电路的电阻R＝1.8 Ω时，路端电压是5.4 V，则该电源的电动势和内阻分别为（     ） A．6 V和1 Ω B．5.6 V和0.2 Ω C．6 V和0.2 Ω D．5.6 V和1 Ω 【答案】C 【详解】对两次接入的纯电阻外电路，由欧姆定律，第一次的电流为 第二次的电流为 电源放电时，由闭合电路欧姆定律，对两次状态分别有， 两式相减，解得 代入第一种状态的方程，得 故选C。 变式1．（25-26高二上·江苏盐城·期末）袖珍手电筒里有一节电动势为1.5V的干电池，它与小灯泡构成闭合电路，小灯泡在干电池的供电下正常发光。取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“1.3V、0.20A”的字样。由此可算出该1.5V干电池的内阻为（     ） A．7.5Ω B．6.5Ω C．1.5Ω D．1.0Ω 【答案】D 【详解】小灯泡正常发光时，路端电压等于额定电压 ，电路电流等于额定电流。根据闭合电路欧姆定律 变形可得电源内阻 代入数据计算得： 故选D。 变式2．（25-26高二上·安徽阜阳·阶段检测）2024年5月20日11时06分，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，随后以“一箭四星”的方式，将北京三号C星星座送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。卫星在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量。一太阳能电池板的开路电压为，短路电流为，若将该电池板与一阻值为的电阻连成一闭合电路，则该电路的路端电压是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】电池板没有接入外电路时，开路电压等于电池板的电动势，所以电动势 由闭合电路的欧姆定律得，短路电流，所以电池板的内阻 该电池板与的电阻连成闭合电路时，电路中的电流 所以路端电压 故选D。 变式3．（25-26高二上·广西桂林·期中）某电源的电动势和内阻不变，电源的路端电压U随外电路的电阻R变化的图像如图所示，则该电源的内阻为（　　） A．0.1 B．0.2 C．0.3 D．0.4 【答案】D 【详解】根据欧姆定律 根据闭合电路欧姆定律 联立得 当，当代入上式联立解得。 故选D。 考点二 路端电压与负载 例1．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）某数据研究中心对新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图甲所示。测试过程中直流电源的输出功率P与总电流I的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（     ） A．该蓄电池的电动势为 B．该蓄电池的内阻为 C．该蓄电池的短路电流为 D．该蓄电池的断路电压为 【答案】C 【详解】AB．设蓄电池的电动势为、内阻为、路端电压为。由闭合电路欧姆定律得，结合输出功率公式，联立得 因平方项非负，最大输出功率及其对应的电流分别为和 图乙是输出功率随总电流变化的图像，其峰值表示最大输出功率，读得和。联立得 进而求得内阻，故AB错误； C．短路时路端电压为零，由闭合电路欧姆定律得 令，求得短路电流，故C正确； D．断路时，内阻上无电压降，因此断路电压为，故D错误。 故选C。 例2．（26-27高二上·江苏泰州·阶段检测）如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，L为小灯泡，C为电容器，电压表与电流表都是理想电表。闭合开关S，使滑动变阻器的触头向下移动一小段距离时，电压表V2示数变化量的绝对值为，电流表A示数变化量的绝对值为，小灯泡不会烧坏，则下列说法正确的是（     ） A．电流表A示数增大 B．电压表V2示数增大 C．电容器电荷量增大 D． 【答案】A 【详解】AB．滑片下移使接入电路的滑动变阻器电阻减小。待电路重新稳定，电容器支路相当于断路，电源、定值电阻、滑动变阻器和小灯泡构成串联回路。闭合电路欧姆定律为，其中为回路电流、为路端电压。外电路总电阻减小，所以增大；由该式可知减小，故A正确，B错误； C．电容器与滑动变阻器和小灯泡所在部分并联，电容器电压为 电容器电荷量满足，因此增大时和均减小，故C错误； D．由闭合电路欧姆定律，两状态相减可得 所以 该比值为，不等于，故D错误。 故选A。 例3．（26-27高二上·河南周口·阶段检测）在温控电路中，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示的电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻（温度越高，电阻越小），C为电容器，理想电压表的示数变化量的绝对值为ΔU，干路上的电流变化量的绝对值为ΔI。当环境温度升高时（     ） A．电压表的读数增大 B．R1消耗的功率减小 C．电容器C带电荷量增大 D．不变 【答案】D 【详解】AD．比较温度变化前后的稳定状态，电容器支路不通直流。温度升高使减小，由闭合电路欧姆定律得 故干路电流增大。电压表测路端电压，由可知示数减小；两状态相减得 因此，故A错误，D正确； B．消耗的功率为，不变而增大，功率增大，故B错误； C．记两端电压为，电容器与并联，稳定时电容器两端电压也为。由串联电路的电压关系得 随着增大，减小；由电容定义式，不变，电容器带电荷量减小，故C错误。 故选D。 变式1．（25-26高二上·广西贵港·期末）在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均恒定不变，初始时滑动变阻器的滑片P位于最左端a位置处。现闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数将减小 B．电压表的示数将减小 C．电源的路端电压将增大 D．内阻消耗的功率将增大 【答案】D 【详解】ABC．当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，滑动变阻器接入电路阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电流表的示数将增大，定值电阻两端电压增大，电压表的示数将增大，故ABC错误； D．根据，由于电路总电流增大，所以内阻消耗的功率将增大，故D正确。 故选D。 变式2．（2026·海南·模拟预测）如图所示，、、…是规格相同的灯泡，电源有内阻且保持不变。闭合开关S，L正常发光，再依次闭合、…，则L的亮度（　　） A．变暗 B．变亮 C．不变 D．无法确定 【答案】A 【详解】闭合开关S，灯L正常发光，再依次闭合，，外电路总电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律，干路电流增大，路端电压减小，则L逐渐变暗。 故选A。 变式3．（25-26高二下·湖北省直辖县级单位·期中）交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（　　） A．酒精气体浓度越大，的功率越大 B．电压表的示数变小，电流表的示数变小 C．电压表的示数变大，电流表的示数变小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变小 【答案】A 【详解】A．酒精气体浓度越大，电阻R越小，根据闭合电路欧姆定律 可知电流总电流I越大，又因为的功率为 可知的功率越大，故A正确； BC．当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器的电阻R减小，总电流变大，电流表的示数变大，电阻以及内阻r上的电压变大，则R上的电压减小，可知电压表示数变小，故BC错误； D．根据闭合回路欧姆定律可知电压表示数为 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为 即电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D错误。 故选A。 考点三 计算电源输出电压、总功率、输出功率 例1．（26-27高二上·江苏盐城·阶段检测）如图所示，电路中电阻R=10 Ω，电源的内电阻r=3 Ω，灯泡L上标有“3 V，0.25 A”的字样。闭合开关S，灯泡正常发光。求： (1)灯泡的功率； (2)电源的电动势； (3)电源的总功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由题知，小灯泡正常发光，则小灯泡两端的电压为，流过小灯泡的电流为，由得，灯泡的功率 （2）由于灯泡和电阻是串联，可得电流相同，且路端电压等于灯泡和电阻的电压之和，则由得，整个电路的路端电压为 由闭合电路的欧姆定律得，电源的电动势为 （3）由得，电源的总功率为 例2．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，电路中，，定值电阻，滑动变阻器阻值R的调节范围为，当滑片从最右端滑至最左端过程中。 (1)当R多少时，定值电阻消耗的功率最大。 (2)当R多少时，电源的输出功率最大，求最大输出功率 (3)当R多少时，滑动变阻器功率最大，求滑动变阻器消耗的最大功率 【答案】(1)当时，定值电阻消耗的功率最大。 (2)当时，电源的输出功率最大，最大输出功率 (3)当时，滑动变阻器功率最大，最大功率 【详解】（1）定值电阻的功率 是定值，当电流越大，越大，而 当总电阻越小，电流越大，所以当时，消耗的功率最大。 （2）当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即 得 电源的最大输出功率 （3）要求滑动变阻器功率最大时，需要将和电源内阻合在一起看成等效内阻 滑动变阻器电阻为 滑动变阻器功率最大，最大值为 例3．（26-27高二上·重庆沙坪坝·阶段检测）如图是电动起重机的电路示意图。电源电动势为，内阻为，电动机内阻，闭合开关后，标有“，”的灯泡正常发光，求： (1)通过灯泡的电流； (2)电动机的输出功率； (3)若用定值电阻替换电动机，使定值电阻功率最大（设灯泡电阻不变），求其最大功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）灯泡正常发光，由公式可得，通过灯泡的电流为 （2）由图可知，电动机与灯泡串联，则电动机两端电压为 电动机输入功率为 电动机发热功率为 电动机输出功率为 （3）灯泡电阻不变，则灯泡电阻为 用定值电阻替换电动机后，外电路为纯电阻电路。将电源内阻和灯泡电阻等效为新的电源内阻，则的电阻等于新电源内阻时，的功率最大，此时的阻值为 电路电流为 的最大功率为 变式1．（26-27高二上·江苏泰州·阶段检测）在如图所示的电路中，电源电动势，内阻为，定值电阻。闭合开关后，电动机正常工作，此时电流表的示数为、电压表的示数为。已知电流表和电压表均为理想电表。求： (1)电动机正常工作时，电源的输出功率是多大？ (2)若电动机正常工作时的机械效率为80%，则电动机的内阻是多大？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律 代入数据解得 电动机正常工作时，电源的输出功率是 代入数据解得 （2）设电动机的内阻，则有： 代入数据解得 变式2．（26-27高二上·江苏镇江·阶段检测）如图所示，电池组的电动势，内电阻，电阻，，小电动机M的内电阻。当小电动机M稳定转动时，电流表A的读数为2 A，求： (1)小电动机M两端电压； (2)电动机输出的机械功率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图可知，与电动机并联，并联部分与串联，电流表测干路电流，根据闭合回路欧姆定律可得，外电路总电压为 两端电压为 小电动机M两端电压为 （2）通过的电流为 则通过电动机的电流为 电动机的发热功率为 电动机的总功率为 电动机输出的机械功率为 变式3．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，电源电动势、内阻，电阻，，滑动变阻器的最大阻值，电流表为理想电表，电动机的内阻，电容器的电容。滑动变阻器滑片滑至最左端，闭合开关和。 (1)电容器上带的电荷量； (2)当滑动变阻器接入电路的阻值多大时，电源输出的功率最大，求出此功率； (3)断开开关，调节滑动变阻器时，电源输出功率和问题（2）中功率相同，求此时电动机的输出功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）滑片在最左端时，滑动变阻器接入电路的阻值为，此时外电路总电阻 根据闭合电路欧姆定律 并联电路两个支路电阻相等，所以两端电压 电容器并联在两端，所以电容器上带的电荷量 （2）当时电源输出功率最大，即 解得 此时，代入数据得 （3）电源输出功率和问题（2）中功率相同，则有， 解得通过电流表的电流及电源路端电压依次为， 根据串并联电路规律可知，通过电动机的电流 电动机两端电压 此时电动机的输出功率为 2 学科网（北京）股份有限公司 $期中复习：电源电动势和内阻、路端电压与负载、计算电源输出电压、总功率、输出功率专项训练 期中复习：电源电动势和内阻、路端电压与负载、计算电源输出电压、总功率、输出功率专项训练 考点目录 电源电动势和内阻 路端电压与负载 计算电源输出电压、总功率、输出功率 考点一 电源电动势和内阻 例1．（25-26高二上·上海闵行·阶段检测）有一电池，外电路断开时的端电压为，外电路接上阻值为的负载电阻后的端电压降为，则可以确定电池的电动势E和内阻r为（     ） A．， B．， C．， D．， 例2．（25-26高二上·甘肃兰州·期末）如图所示，电动势为5.2V的电源跟一个阻值为8Ω的电阻连接成闭合电路，理想电压表测得电源两端的电压为3.2V，则电源的内阻为（     ） A．5Ω B．2Ω C．3Ω D．4Ω 例3．（25-26高二上·广东广州·阶段检测）某电源所接外电路的电阻R＝0.8 Ω时，路端电压是4.8 V，外电路的电阻R＝1.8 Ω时，路端电压是5.4 V，则该电源的电动势和内阻分别为（     ） A．6 V和1 Ω B．5.6 V和0.2 Ω C．6 V和0.2 Ω D．5.6 V和1 Ω 变式1．（25-26高二上·江苏盐城·期末）袖珍手电筒里有一节电动势为1.5V的干电池，它与小灯泡构成闭合电路，小灯泡在干电池的供电下正常发光。取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“1.3V、0.20A”的字样。由此可算出该1.5V干电池的内阻为（     ） A．7.5Ω B．6.5Ω C．1.5Ω D．1.0Ω 变式2．（25-26高二上·安徽阜阳·阶段检测）2024年5月20日11时06分，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，随后以“一箭四星”的方式，将北京三号C星星座送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。卫星在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量。一太阳能电池板的开路电压为，短路电流为，若将该电池板与一阻值为的电阻连成一闭合电路，则该电路的路端电压是（　　） A． B． C． D． 变式3．（25-26高二上·广西桂林·期中）某电源的电动势和内阻不变，电源的路端电压U随外电路的电阻R变化的图像如图所示，则该电源的内阻为（　　） A．0.1 B．0.2 C．0.3 D．0.4 考点二 路端电压与负载 例1．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）某数据研究中心对新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图甲所示。测试过程中直流电源的输出功率P与总电流I的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（     ） A．该蓄电池的电动势为 B．该蓄电池的内阻为 C．该蓄电池的短路电流为 D．该蓄电池的断路电压为 例2．（26-27高二上·江苏泰州·阶段检测）如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，L为小灯泡，C为电容器，电压表与电流表都是理想电表。闭合开关S，使滑动变阻器的触头向下移动一小段距离时，电压表V2示数变化量的绝对值为，电流表A示数变化量的绝对值为，小灯泡不会烧坏，则下列说法正确的是（     ） A．电流表A示数增大 B．电压表V2示数增大 C．电容器电荷量增大 D． 例3．（26-27高二上·河南周口·阶段检测）在温控电路中，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示的电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻（温度越高，电阻越小），C为电容器，理想电压表的示数变化量的绝对值为ΔU，干路上的电流变化量的绝对值为ΔI。当环境温度升高时（     ） A．电压表的读数增大 B．R1消耗的功率减小 C．电容器C带电荷量增大 D．不变 变式1．（25-26高二上·广西贵港·期末）在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均恒定不变，初始时滑动变阻器的滑片P位于最左端a位置处。现闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数将减小 B．电压表的示数将减小 C．电源的路端电压将增大 D．内阻消耗的功率将增大 变式2．（2026·海南·模拟预测）如图所示，、、…是规格相同的灯泡，电源有内阻且保持不变。闭合开关S，L正常发光，再依次闭合、…，则L的亮度（　　） A．变暗 B．变亮 C．不变 D．无法确定 变式3．（25-26高二下·湖北省直辖县级单位·期中）交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（　　） A．酒精气体浓度越大，的功率越大 B．电压表的示数变小，电流表的示数变小 C．电压表的示数变大，电流表的示数变小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变小 考点三 计算电源输出电压、总功率、输出功率 例1．（26-27高二上·江苏盐城·阶段检测）如图所示，电路中电阻R=10 Ω，电源的内电阻r=3 Ω，灯泡L上标有“3 V，0.25 A”的字样。闭合开关S，灯泡正常发光。求： (1)灯泡的功率； (2)电源的电动势； (3)电源的总功率。 例2．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，电路中，，定值电阻，滑动变阻器阻值R的调节范围为，当滑片从最右端滑至最左端过程中。 (1)当R多少时，定值电阻消耗的功率最大。 (2)当R多少时，电源的输出功率最大，求最大输出功率 (3)当R多少时，滑动变阻器功率最大，求滑动变阻器消耗的最大功率 例3．（26-27高二上·重庆沙坪坝·阶段检测）如图是电动起重机的电路示意图。电源电动势为，内阻为，电动机内阻，闭合开关后，标有“，”的灯泡正常发光，求： (1)通过灯泡的电流； (2)电动机的输出功率； (3)若用定值电阻替换电动机，使定值电阻功率最大（设灯泡电阻不变），求其最大功率。 变式1．（26-27高二上·江苏泰州·阶段检测）在如图所示的电路中，电源电动势，内阻为，定值电阻。闭合开关后，电动机正常工作，此时电流表的示数为、电压表的示数为。已知电流表和电压表均为理想电表。求： (1)电动机正常工作时，电源的输出功率是多大？ (2)若电动机正常工作时的机械效率为80%，则电动机的内阻是多大？ 变式2．（26-27高二上·江苏镇江·阶段检测）如图所示，电池组的电动势，内电阻，电阻，，小电动机M的内电阻。当小电动机M稳定转动时，电流表A的读数为2 A，求： (1)小电动机M两端电压； (2)电动机输出的机械功率。 变式3．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，电源电动势、内阻，电阻，，滑动变阻器的最大阻值，电流表为理想电表，电动机的内阻，电容器的电容。滑动变阻器滑片滑至最左端，闭合开关和。 (1)电容器上带的电荷量； (2)当滑动变阻器接入电路的阻值多大时，电源输出的功率最大，求出此功率； (3)断开开关，调节滑动变阻器时，电源输出功率和问题（2）中功率相同，求此时电动机的输出功率。 2 学科网（北京）股份有限公司 $