人教版新教材必修三 12.2 U-I求可变电阻功率专题（含答案）

人教版新教材必修三第十二章U-I求可变电阻功率专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示某小灯泡的电压与电流的关系图线，则下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为
B. 电源的内阻为
C. 将小灯泡直接接在电源两端时，小灯泡的电阻为
D. 将小灯泡直接接在电源两端时，小灯泡消耗的功率为
2. 如图所示，直线为电源的图线，曲线为小灯泡电阻的图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
3. 如图所示为某种规格小灯泡的伏安特性曲线，若将该小灯泡接在电动势，内阻的电源上，则小灯泡消耗的实际功率约为( )
A. B. C. D.
4. 如图甲所示，电路中电源电动势为，内阻不计，、、为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的 图线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是 ( )
A. 的电流为电流的倍 B. 的电阻约为
C. 的电功率约为 D. 和的总电功率约为
5. 小灯泡通电后，其电流随所加电压变化的图线如图所示，为图线上一点，为图线的切线，为轴的垂线，为 轴的垂线，则下列说法不正确的是 ( )
A. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B. 对应点，小灯泡的电阻为
C. 对应点，小灯泡的电阻为
D. 对应点，图中矩形所围的面积表示小灯泡的功率
6. 在如图所示的电路中，已知电源的电动势为，定值电阻的阻值为。闭合开关后，电流表的示数为。则此电源的内电阻为( )

A. B. C. D.
7. 某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )
A. 一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器 B. 一个电压表和多个定值电阻
C. 一个电流表和一个电阻箱 D. 两个电流表和一个滑动变阻器
8. 电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。直线、和分别是电源、电源和电阻的伏安特性图线。将这个电阻分别接到、两电源上，那么( )
A. 接到电源上，电路中的电流较小
B. 接到电源上，电源的输出功率较大
C. 接到电源上，电源的输出功率较大，电源效率较高
D. 电源、电动势一样大，内阻较小
9. 如图甲所示的电路中定值电阻，电源电动势，。如图乙所示，曲线为灯泡的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线，以下说法正确的是( )
A. 开关断开时电源的效率为 B. 开关闭合后电源的总功率会变小
C. 开关闭合后灯泡的亮度增强 D. 开关断开时小灯泡消耗的功率为
10. 如图甲所示为某一小灯泡的图线，现将两个这样的小灯泡并联，再与一个的定值电阻串联，接在内阻为、电动势为的电源两端，如图乙所示，则此时一个灯泡的功率为
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 在图所示的图像中，直线为某电源的路端电压与电流的关系，直线为某电阻的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻连接成闭合电路，求：
此时电源的输出功率
内、外电路消耗的电功率之比。
12. 在如图所示的电路中，电池的电动势，内电阻，固定电阻，是可变电阻，在由零增加到的过程中，求：
可变电阻上消耗热功率最大的条件和最大热功率
电池的内电阻和固定电阻上消耗的最小热功率之和
13. 在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，电阻，，，为平行板电容器，其电容，虚线到两极板的距离相等，极板长，两极板的间距，取。
若最初开关处于断开状态，则将其闭合后，流过的电荷量为多少？
若开关断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则当开关闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间后，能否从极板间射出？要求写出计算和分析过程
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、根据闭合电路欧姆定律得路端电压：，对照直线可知，当时，电源的电动势：，故A错误；
B、直线斜率的绝对值表示电源的内电阻，故有：，故B错误；
、两图线的交点表示将小灯泡直接接在电源两端时的工作状态，此时小灯泡的电压为，电流为，则小灯泡的电阻为，小灯泡消耗的功率为，故C错误，D正确。
故选：。
先根据闭合电路欧姆定律推导出路端电压与电流的关系式，然后对照电源的图线求解电源的电动势和内电阻；将小灯泡直接接在电源两端时，根据两图线的交点读出小灯泡的电压和电流，再求小灯泡的电阻和消耗的功率。
解答本题的关键是要知道两图线的交点表示将小灯泡直接接在电源两端时的工作状态，能读出小灯泡的电压和电流。
2.【答案】
【解析】
【分析】
其实两图线的交点就表示该电源和该灯泡组成闭合电路时的工作状态，能直接知道电路电流和灯泡两端的电压，应用公式即可求出电源的输出功率和电路的总功率。
本题考查对电源和灯泡伏安特性曲线的理解能力，知道交点为工作状态是求解的关键。
【解答】
由图象可知用该电源和灯泡组成闭合电路时，交点为它们工作时的电流和电压的大小，电路中电流为，路端电压为，电源的电动势的大小为，电源的输出功率为，电源的总功率，即电路的总功率为：，故A正确，BCD错误。
故选A。
3.【答案】
【解析】
【分析】
解决这类问题时，要作出电源的图线，两个图线交点坐标所代表的的物理意义即为灯泡两端实际的电压和电流。
【解答】
根据得，在图像中画出该函数所代表的图线，
交点即为小灯泡与电源接在一起时所代表的的实际电流与电压，
交点坐标为约为，所以小灯泡的实际功率为，故B正确，ACD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
当开关闭合后，由图读出其电流，由欧姆定律求出电阻，并求出其功率．
本题关键抓住电源的内阻不计，路端电压等于电动势，来确定三个灯泡的电压．读图能力是基本功．
【解答】
A、当开关闭合后，灯泡两端的电压，由图乙读出其电流，则灯泡的电阻，灯泡、串联，电压，由图乙读出其电流，故A项错误；
B、灯泡、的电阻均为，故B项错误；
、的电功率，和的总电功率为，项正确，项错误。
5.【答案】
【解析】 在图像中，图线上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示电阻，随着电压的增大，题图中图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐减小，电阻逐渐增大，说法正确；对应点，小灯泡两端的电压为，电流为，根据欧姆定律可知，小灯泡的电阻应为，其工作功率，题图中矩形所围的面积表示小灯泡的功率，因此、说法正确，说法不正确，选C。
本题考查图像，结合欧姆定律和电功率等知识解答
6.【答案】
【解析】解：电路的路端电压：
内电压为
所以内电阻为：，故A正确，BCD错误．
故选：．
据电路图知，用电器串联，先求路端电压，再求出内电压，利用闭合电路欧姆定律求解．
灵活应用闭合电路欧姆定律是解题的关键，看懂电路图是前提．
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据图像与坐标轴的交点求解电动势和内阻．
解决本题的关键会从图像获取电源的电动势和内阻，电源的内阻等于图线的斜率绝对值，以及会分析误差的来源。
【解答】
通过改变电路的阻值从而获得多组数据，根据图像与坐标轴的交点求解电动势和内阻．
A.安培表测电流，伏特表测路端电压，滑动变阻改变电路的阻值从而获得多组数据，故A可取；
B.伏特表测路端电压，电流可由路端电压和定值电阻求得，通过改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，故B可取；
C.安培表测电流，再由电流和接入电路中电阻箱电阻可得路端电压，通过改变接入定值电阻的个数改变电路的电阻，故C可取；
D.两个安培表和一个滑动变阻器，不管怎么组合，不能测出路端电压，故不能测出电动势和内阻，故D最不可取。
本题选最不可取的一组器材，故选D。

8.【答案】
【解析】
【分析】
电源的效率等于电源的输出功率占总功率的百分比。根据欧姆定律得到，电源的效率也等于外电阻与电路总电阻之比；由电源的图象斜率绝对值等于电源的内阻，比较读出电源内电阻的大小，确定电源的效率关系。当电阻与电源组成闭合电路时，电阻的图线与电源的图线的交点表示工作状态，交点坐标的乘积等于电源的输出功率。
本题是电源的外特性曲线与电阻的伏安特性曲线的综合，关键理解交点的物理意义，也可以根据欧姆定律研究电流与电压关系，来比较电源的输出功率。
【解答】
电源的图象斜率绝对值等于电源的内阻，纵截距表示电动势；
A.由闭合电路欧姆定律可知，电源的内阻较小，接到电源上，电路中的电流较大，故A错误；
B.当电阻与电源组成闭合电路时，电阻的图线与电源的图线的交点表示电阻的工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，电源的输出功率，由图看出，接到电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大，故B错误；
C.由分析知，接到电源上，电源的输出功率较大；电源的效率：，由闭合电路欧姆定律可知，电源的内阻较小，接到电源上，电源的效率较高，故C正确；
D.电源的图象斜率绝对值等于电源的内阻，纵截距表示电动势；可得：电源、电动势一样大，内阻较小，故D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电源的伏安特性曲线和电阻伏安特性曲线，注意交点的意义，在分析开关闭合后的变化时，也可以将电源和电阻等效为一个新电源分析。
开关断开时，题图乙交点数值为灯泡实际工作的电压和电流，根据图像计算灯泡功率和电源总功率，从而计算效率；根据闭合电路欧姆定律分析当开关闭合后灯泡亮度的变化及电源功率的变化。
【解答】
开关断开时，题图乙交点数值为灯泡实际工作的电压和电流，，，实际功率，电源总功率，所以电源的效率为，A错误，D正确；
B.闭合开关后，电路外电阻减小，，干路电流增大，总功率增大，B错误；
C.闭合开关后，干路电流增大，增大，路端电压减小，灯泡亮度减弱，C错误。
故选D。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了闭合电路欧姆定律的综合应用，关键是读图的能力和图像分析应用的能力，注意解题的方法。
根据闭合电路的欧姆定律，列出灯泡电压和电流满足的函数关系式，建立图像，找到和灯泡伏安特性曲线的交点，即为灯泡电压、电流值，由此解得灯泡的功率。
【解答】
设通过每个灯泡的电流为，电压为，则电路中总电流为，根据闭合电路的欧姆定律，得。
在中作出的图象如下图：
此图线与小灯泡的图线的交点即为乙图状态下小灯泡的工作状态，由图读出通过每盏灯泡的电流强度为，电压为，则此时每盏小灯泡的功率为：，故B正确，ACD错误。
故选B。

11.【答案】解：由图可得，，
则，
由图可得电阻，
则
，
【解析】本题主要考查图像的认识和应用。
根据图像得到电源的电动势，计算电源的内阻，根据图得到电阻的阻值，再根据电源的输出功率等于外电路的功率，进行解答；
计算出内电路的热功率，再与外电路的功率作比即可。
12.【答案】解：根据电源的内电阻和外电阻相等的时候，电源的输出功率最大可知，当把和电源看做一个整体时，即把电源的内阻看做，
当时，即时，电源的输出功率最大，即上获得最大功率，
此时电路中电流为：
上消耗的最大热功率为：
当的时候，电路中电流最小，则电池的内电阻和电阻上消耗的热功率之和最小，
此时电路中电流为：
则内电阻和电阻上消耗的热功率之和最小值为：
答：可变电阻上消耗热功率最大的条件是为，最大热功率是；
电池的内电阻和电阻上消耗的热功率之和的最小值是．
【解析】当电源的内电阻和外电阻相等的时候，电源的输出功率最大．可将是看成电源的内阻，当等效电源的内阻等于时，的功率最大，再由功率公式求解最大功率．
和为定值电阻，为可变电阻，根据可以分析电阻和的功率之和，当最大时，电路中电流最小，所求功率最小．
对于的功率的分析是本题的难点，通常的分析方法都是把和电源看做一个整体来分析电源的输出功率的变化情况，即为的功率的情况．
13.【答案】 断开时，电阻两端的电压
闭合后，外电路的总电阻
路端电压
电阻两端的电压
闭合开关后流过的电荷量
设带电微粒的质量为、带电荷量为，
当开关断开时，有
当开关闭合后，设带电微粒的加速度为，
则有
假设带电微粒能从极板间射出，
则水平方向有
竖直方向有
由以上各式联立解得
故带电微粒不能从极板间射出。

【解析】见答案
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