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

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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 $

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