第27講　焦耳定律、閉合電路歐姆定律

第27講焦耳定律、閉合電路歐姆定律電功、電功率及焦耳定律1.如圖甲所示,用充電寶為一手機(jī)電池充電,其等效電路如圖乙所示.在充電開(kāi)始后的一段時(shí)間t內(nèi),充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的,設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為R,則時(shí)間t內(nèi) (D)A.充電寶輸出的電功率為UI+I2RB.充電寶產(chǎn)生的熱功率為I2RC.手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為U2D.手機(jī)電池儲(chǔ)存的化學(xué)能為UIt-I2Rt[解析]充電寶的輸出電壓為U、輸出電流為I,所以充電寶輸出的電功率為P=UI,A錯(cuò)誤;手機(jī)電池充電電流為I,所以手機(jī)電池產(chǎn)生的熱功率為PR=I2R,而充電寶的熱功率應(yīng)為充電寶的總功率減去輸出功率,根據(jù)題目信息無(wú)法求解,B錯(cuò)誤;由于手機(jī)電池是非純電阻,所以不能用U2Rt計(jì)算手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱,手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為I2Rt,C錯(cuò)誤;充電寶輸出的電能一部分轉(zhuǎn)化為手機(jī)電池的化學(xué)能,一部分轉(zhuǎn)化為手機(jī)電池的內(nèi)能,故根據(jù)能量守恒定律可知手機(jī)電池儲(chǔ)存的化學(xué)能W=UIt-I2Rt,故D閉合電路歐姆定律、閉合電路中的功率和效率問(wèn)題2.如圖甲所示,R為電阻箱,A為理想電流表,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r.圖乙為電源的輸出功率P與電流表示數(shù)I的關(guān)系圖像,其中功率P0分別對(duì)應(yīng)電流I1、I2和外電路電阻R1、R2.下列關(guān)系式中正確的是 (B)A.I1+I2>ErB.I1+I2=EC.R1D.R[解析]由閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,輸出功率為P=UI=EI-I2r,故有EI1-I12r=EI2-I22r,整理得I1+I2=Er,故A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)電功率表達(dá)式得P0=I12R1=I22R2,且I1=ER1+r,I2=ER2+3.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=2V,內(nèi)阻r=1Ω,電阻R0=2Ω,滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0~10Ω.求當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí),R上消耗的功率最大,最大值為多少?[答案]23Ω2[解析]方法一:由公式PR=U2R,根據(jù)閉合電路的歐姆定律,可知路端電壓U=E·R0RR0+Rr+R0RR0+R=ER0RrR0+rR+RR方法二:采用等效電源法分析,把定值電阻等效到電源的內(nèi)部,即把電源和定值電阻看作等效電源,電動(dòng)勢(shì)為E'=R0R0+rE,內(nèi)阻為r'=R0rR0+r的電源,當(dāng)R=r'=R0rR0+r時(shí),電源的輸出功率最大,最大值為PRmax=E'24r'.把數(shù)值代入各式得:E等=E'電路的動(dòng)態(tài)分析4.如圖所示,直線A為某電源的U-I圖線,曲線B為小燈泡L的U-I圖線.現(xiàn)將小燈泡L接在該電源兩端組成閉合電路,則下列說(shuō)法正確的是 (C)A.電源的內(nèi)阻為23B.此時(shí)電源內(nèi)電壓為3VC.此時(shí)電源的輸出功率為6WD.小燈泡L的額定功率一定為6W[解析]直線A的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻,即r=4-16Ω=0.5Ω,故A錯(cuò)誤;電路中的電流為2A,此時(shí)電源內(nèi)電壓為U內(nèi)=Ir=1V,故B錯(cuò)誤;此時(shí)電源的輸出功率為P出=2×3W=6W,故C正確;由于不知道此時(shí)燈泡是否正常發(fā)光,則無(wú)法確定小燈泡L的額定功率,故5.(多選)在如圖甲所示的電路中,電源的U-I圖像如圖乙中的圖線a所示,定值電阻R0的U-I圖像如圖乙中的圖線b所示,滑動(dòng)變阻器Rx的最大阻值為1Ω,下列說(shuō)法正確的是(BD)A.定值電阻R0的阻值為4ΩB.電源的內(nèi)阻為0.5ΩC.當(dāng)Rx=0時(shí)電源輸出的功率最大D.當(dāng)Rx=0.25Ω時(shí)電源輸出的功率最大[解析]由定值電阻R0的U-I圖像知其阻值R0=ΔUΔI=0.25Ω,故A錯(cuò)誤;由電源的U-I圖像知電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)阻r=ΔUΔI=0.5Ω,故B正確;當(dāng)Rx+R0=r時(shí),即Rx=0.25Ω時(shí),電源輸出的功率最大,電源與電阻的U-I圖線6.如圖所示電路中,在平行金屬板M、N內(nèi)部左側(cè)中央P處有一質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計(jì))以水平速度v0射入電場(chǎng)并打在N板上的O點(diǎn).改變R1或R2的阻值,粒子仍以水平速度v0射入電場(chǎng)并打在N板上,則 (B)A.該粒子帶正電B.減小R1時(shí),粒子將打在O點(diǎn)左側(cè)C.減小R2時(shí),粒子將打在O點(diǎn)左側(cè)D.增大R1時(shí),粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變[解析]外電路中順著電流方向電勢(shì)逐漸降低,可知M板的電勢(shì)低于N板的電勢(shì),板間電場(chǎng)方向向上,而粒子在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn),所受的靜電力方向向下,則該粒子帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤.設(shè)平行金屬板M、N間的電壓為U,粒子在電場(chǎng)中沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則豎直方向有y=12at2=12·qUmd·t2,水平方向有x=v0t,聯(lián)立得y=qUx22mdv02,由題意得,y一定,q、m、d、v0不變,當(dāng)減小R1時(shí),M、N間的電