专题02 闭合电路-2019年高考物理二轮复全解全析之恒定电流

专题02 闭合电路 【重点知识梳理】 一、电源的电动势和内阻 1．电动势 （1）定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功． （2）表达式： [来源:Zxxk.Com] （3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量． 2．内阻 电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数． 二、闭合电路欧姆定律 1．内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比． 2．公式 3．路端电压U与电流I的关系 （1）关系式：U＝E－Ir．[来源:学|科|网] （2）U－I图象如图所示． ①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势． ②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为短路电流． ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻． 三、闭合电路的功率计算 1．电源的总功率：P总＝EI＝IU外＋IU内＝P出＋P内． 若外电路是纯电阻电路，则有P总＝I2(R＋r)＝. 2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出． 3．电源的输出功率：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内． (1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝. (2)当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小． (3)当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大． (4)当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2. (5)P出与R的关系如图4所示． 图4 4．电源的效率 η＝×100% × 100%＝×100%＝ ＝×100% 因此R越大，η越大；当R＝r，电源有最大输出功率时，效率仅为50%. η－R图象如图5所示．学-科网 图5 四、电源的U ­I图象的应用 （1）根据U＝E－Ir可知，电源的U－I图线是如图所示的一条倾斜的直线． ①直线斜率的绝对值表示电源的电阻r，纵轴的截距为电源电动势E． ②直线上任何一点A与原点O的连线的斜率表示对应的外电路电阻R． ③图线上每一点的坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率，对于图中的A点有PA＝UAIA． （2）对于U－I图线中纵坐标（U）不从零开始的情况，图线与横坐标的交点坐标小于短路电流，但直线斜率的绝对值仍等于电源的内阻． 说明：①电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线，反映的是电源的特征：纵轴上的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻． ②电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线，斜率表示电阻的大小． ③上述两个曲线在同一坐标系中的交点表示电源的工作状态．对闭合电路的U－I图象，图线上每一点纵、横坐标的乘积为电源的输出功率；纯电阻电路的图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻． 【高频考点突破】 考点一 闭合电路欧姆定律的计算 在如图19所示的电路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，试求：[来源:学科网] 图19 (1)开关K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压； (2)开关K接b时，电源的电动势和内电阻； (3)开关K接c时，通过R2的电流． 考点二 电源各功率的判断或计算 如图所示，甲、乙两电路中电源完全相同，外电阻R1>R2，两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，下列判断正确的是( )[来源:学§科§网] A．电源内部产生电热较多的是甲电路 B．R1上产生的电热比R2上产生的电热多 C．电源做功较多的是甲电路 D．电源效率较高的是甲电路 考点三 最大功率的计算 如图所示，电源电动势E＝3 V，内阻r＝3 Ω，定值电阻R1＝1 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为10 Ω，求： (1)当滑动变阻器的阻值R2为多大时，电阻R1消耗的功率最大？电阻R1消耗的最大功率是多少？ (2)当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？变阻器消耗的最大功率是多少？ (3)当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？电源输出的最大功率是多少？ 考点四 P-I图像 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中，如图中的a、b、c所示．以下判断错误的是(　　) A. 反映 Pr 变化的图线是 c B. 电源电动势为 8V C. 电源内阻为 2Ω D. 当电流为 0.5A 时，外电路的电阻为 6Ω 考点五 U-I图像的应用 （多选）如图所示的 图象中，直线 表示某电源路端电压与电流的关系，直线 为某一电阻 的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻 连接成闭合电路，由图象可知：（） A． 的阻值为 B．电源电动势为 ，内阻为 C．电源的输出功率为 D．电源内部消耗功率为 考点六 U-I图像的应用 如图5甲所示的电路中，a、b、c是三个完全相