高考物理总复习 课时达标检测(四十四)电路中的能量问题(重点突破课) 下载本文

课时达标检测(四十四) 电路中的能量问题 (重点突破课)

一、单项选择题

1.在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V。重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V。则这台电动机正常运转时输出功率为( )

A.32 W C.47 W

B.44 W D.48 W

U12.0

解析:选A 电动机停止转动时,可将电路看成纯电阻电路,则电动机电阻R==

I10.5

Ω=4 Ω;当电动机正常运转时,电动机的输入功率P=I2U2=2.0×24 W=48 W,电动机电阻消耗功率PR=I2R=4×4 W=16 W,电动机的输出功率P出=P-PR=32 W,A正确。

2.如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=3 Ω,R0=1 Ω,直流电动机内阻R0′=1 Ω。当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路的输出功率最大;调节R2时可使图乙中电路的输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2 W),则R1和R2连入电路中的阻值分别为( )

2

A.2 Ω、2 Ω C.1.5 Ω、1.5 Ω

B.2 Ω、1.5 Ω D.1.5 Ω、2 Ω

解析:选B 因为题图甲电路是纯电阻电路,当外电阻与电源内阻相等时,电源的输出功率最大,所以R1接入电路中的阻值为2 Ω;而题图乙电路是含电动机的电路,欧姆定律不适用,电路的输出功率P=IU=I(E-Ir),所以当I==2 A时,输出功率P有最大值,

2r此时电动机的输出功率为2 W,发热功率为4 W,所以电动机的输入功率为6 W,电动机两端的电压为3 V,电阻R2两端的电压为3 V,所以R2接入电路中的阻值为1.5 Ω,B正确。

3.(2017·湖北七市联考)有一个电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源。下列电阻与其连接后,使电阻的功率大于2 W,且使该电源的效率大于50% 的是( )

A.0.5 Ω C.1.5 Ω

B.1 Ω D.2 Ω

E

解析:选C 由闭合电路欧姆定律得I==IR>2 W。即?故C正确。

2

ER+r,电源效率η=

I2

I2R×100%>50%,PR+r?E?2R>2 W,得1 Ωr=1 Ω,

?2?R+r?

4.如图所示,电源电动势为12 V,电源内阻为1.0 Ω,电路中的电阻R0为1.5 Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω,闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0 A。则以下判断中正确的是( )

A.电动机的输出功率为14 W B.电动机两端的电压为7.0 V C.电动机产生的热功率为4.0 W D.电源输出的功率为24 W

解析:选B 电动机两端的电压UM=E-I(r+R0)=7.0 V,B正确;电动机输出的功率P出

=UMI-IrM=12 W,A错误;电动机产生的热功率P热=IrM=2.0 W,C错误;电源输出的

2

22

功率P=EI-Ir=20 W,D错误。

5.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb的值分别为( )

31

A.、 4411C.、 22

12B.、 3321D.、 33

解析:选D 电源的效率η=×100%=×100%。a点对应的路端电压U为4个格,21

而电动势E为6个格。因此ηa=;b点对应的路端电压为2个格,因此ηb=。故D正确。

33

二、多项选择题

1

6.如图所示,已知R1=R4=r=0.5 Ω,R2=6 Ω,R3的最大阻值为

26 Ω。在滑动变阻器R3的滑片K由最下端向最上端滑动过程中,下列说法正确的是( )

UIEIUE

A.定值电阻R4的功率、电源的总功率均减小 B.电源的输出功率增大

C.滑动变阻器R3的功率先增大后减小 D.MN并联部分的功率先增大后减小 解析:选ACD 由于外电阻R=R1+R4+

R2R3

,当滑动变阻器R3的滑片K由最下端向最R2+R3

上端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻从零开始增加,外电阻R从1 Ω增大到4 Ω,总电流减小,电源的总功率P=IE减小,P4=IR4减小,A项正确;电源的输出功率P出=IR2

2

E?E?2R==??R-r?R+r?

R22

,R=r=1 Ω时电源的输出功率最大,所以滑片移动过程中电

+4r源的输出功率减小,B项错误;将R1、R4与内阻r等效为电源的内阻r′=R1+R4+r=2 Ω,

R2R3MN并联部分即等效外电阻R′=,当滑动变阻器R3的滑片K由最下端向最上端滑动时,

R2+R3

等效外电阻R′从0增大到3 Ω,可见,MN并联部分的功率先增大后减小,D项正确;将

R1、R2、R4与内阻r等效为电源的内阻r″,等效内阻r″=

R2R1+R4+r=1.5 Ω,滑

R1+R2+R4+r动变阻器R3即等效外电阻,当滑动变阻器R3的滑片K由最下端向最上端滑动时,R3从0增大到6 Ω,滑动变阻器R3的功率先增大后减小,C项正确。

7.(2016·江苏淮海中学月考)在如图所示电路中,电源的电动势E=3 V,内电阻r=0.5 Ω,电阻R1=2 Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,则下列叙述中正确的是( )

A.I变小,U1变小 C.电阻R1的电功率减小

B.U2变小,U3变大 D.电源的输出功率减小

解析:选ACD 当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,R2变大,外电路总电阻变大,由欧姆定律,I变小,U1=IR1变小,故A正确;I变小,则U3=E-Ir,U3变大,则U3=U1

U12

+U2,U1变小,则U2变大,故B错误;根据P=可知,U1变小,功率变小,故C正确;内

R1

电阻r=0.5 Ω,电阻R1=2 Ω,则外电路总电阻大于电源的内阻,则当变阻器R的滑片P向下移动时,外电路总电阻增大,电源的输出功率减小,故D正确。

8.如图所示,曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中,内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。由该图可知下列说法中正确的是( )

A.电源的电动势为8 V B.电源的内电阻为1 Ω C.电源输出功率最大值为8 W

D.电源被短路时,电源消耗的最大功率可达16 W

解析:选BD 由图线的交点知PR=IR,Pr=Ir,得R=r=1 Ω,E=I(R+r)=4 V,

22

E2E2

电源被短路时,电源消耗的功率最大,Pr′==16 W,电源输出的最大功率为Pm==4 W。

r4r