电路工作状态的分析电池组

1、工作分析）电路工作状态的分析电池组电路工作状态的分析电池组 壹.教学内容： 电路工作状态的分析；电池组1. 闭合电路中的能量转化（ 1）电源的总功率（ P 总） 单位时间由电源提供的电能： P 总 EI。（ 2）电源的输出功率（ P 出） 电源向外电路输送的功率： P 出UI。（ 3）电源损耗的功率（ P 内） 电源内阻上消耗的热功率： P 内I2r。（4）闭合电路中能的转化和守恒（ 6 ）电源的输出功率和外电阻的关系 图像如图所示。2. 串联电池组的特点（1）电动势等于各个电池电动势之和。（2）内阻等于各个电池的内阻之和。3. 电容器于电路中的作用 于稳恒电流的电路中，当电路稳定时电容器的作

2、用相当于断路，此时电容器的俩极 板电势差和它所跨接处的电势差相等，因此于分析电路结构时，可认为不存于电容 器。当电路的结构发生变化，电容器俩端的电势差也随之变化时，电容器要充电或者放电，此时电容器所于的支路有变化的电流流过，直到电路重新稳定，电容器俩 端的电势差再次和对应跨接点的电势差相等为止，这壹过程中，通过电容器所于支路的电量，数值上等于电容器极板上电荷的变化量。【典型例题】例 1.如图所示的电路中，电源电动势 E6.0V ，内电阻 r1.0 ，电阻 R 0.50 ，R0的最大值为 4.5 ，求：（1）当变阻器的阻值 R04.5 时，电源释放的电功率和输出的电功率。（2）变阻器的阻值 R0

3、 多大时，电源的输出功率是 8W。（3）变阻器的阻值 R0 多大时，电源的输出功率最大，最大的输出功率是多少。（4）可变电阻 R0 上消耗热功率最大的条件和最大热功率。（ 5）电池的内电阻 r 和固定电阻 R 上消耗的最小热功率之和。分析： 这是壹道考查闭合电路欧姆定律及电功率计算，运用数学求功率极值问题。对于（ 4）、（5 ）俩问，首先应写出其功率表达式，然后再用数学方法求极值。解：（1）当 R4.5 时，回路电流将数据代入得：注： 也可先求出电流再求 R0 更方便，电源输出功率：（4）可变电阻 R0 消耗热功率：注：这壹过程也可把（ R+r ）等效为电路内阻 r'，将 R0 见做外

4、电阻，利用当内、外电 析。例 2.如图所示， 直线 OAC 为某壹直流电源的总功率 P 总随电流 I 变化的图线， 抛物 线 OBC 为同壹直流电源内部热功率 Pr，随电流 I 变化的图线， 若 A、B 对应的横坐 标为 2A ，那么线段 AB 表示的功率及 I 2A 对应的外电阻是（）A. 2W ，2B.4W ， 2C.2W ， 1D.6W ， 2分析： 这是电学的壹道图象题，注意图象和函数表达式应该是壹致的，对电源总功率 P 总E×I，故斜率为电动势 E，对电源内部热功率 P内I2r，函数图象为 抛物线解：由 C点代入可得到 P 总E×I，E3V对壹个电源而言， I、

5、R外能够变化， E、r 是不变的本题选 A例 3.如图所示电路中， 电池的电动势是 30V ，内阻是 1，灯泡 L的额定值是 “6V、12W ”，电动机线圈的电阻 RM 2，灯泡恰能正常发光，求电动机的输出功率。 分析： 这是壹个非纯电阻电路的问题，要弄清电路中能量转化关系解：例 4.如图所示， E10V ，R4，R26，C30F，电源内阻可忽略。求： （1） 闭合开关 S，稳定后通过 R1的电流。（2）将开关 S断开， 求这以后过 R1的总电量。 分析：当 S闭合达到稳定后， 电容器隔直相当于断路， 即电路结构为 R1和 R2串联， 同时于这种状态下电容器俩端的电压即为电阻R2俩端的电路。当

6、 S 断开后，待电 路再次达到稳定时， R1 上没有电流通过， 此时相当于电容器 C 直接和电池俩端相连。由于电容器于先后俩次达到稳定状态时所带电荷量不同（但极板带电极性不变）因此要通过 R1进行充电，而新补充的电荷量将是“这以后流过R1的总电荷量” 。解：（2）S 闭合，电容器上电压为 IR2，储存的电量 q 1 CIR2。断开 S，待稳定后，电 容器上的电压为 E，储存的电量 q 2 CE，故流过 R1的总电量 qC（EIR2）1.2 ×10 -4C。小结： 于解本题时有的学生认为，将开关 S 断开，电路稳定后，电阻 R1、R2 中均 无电流，均可认为是断路， 错误地把电容器俩端

7、电压当作零， 由此得出 q0CIR2 1.8 ×10 -4 C 的错误结果。造成错误的主要原因是：对电容器充放电过程缺乏清 晰的认识，因为断开 S 前，电容器处于充电状态，电容器俩端电压为IR2 6V ；断开 S 瞬间， R2 已断路，不存于放电回路，由于电源电压高于电容器原来的电压，电 源继续对电容器充电（充电过程瞬间完成） ，故电路稳定后，不论视 R1 为短路或视 其为断路，电容器 C 的电压只能为 E，而不为零。【模拟试题】1. 下列说法中正确的是（）A. 闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大B. 闭合电路中，电流越大，电源的输出功率越大C. 闭合电路中，电源的输出功率越

8、大，电源效率越高D. 闭合电路中，外电阻越大，电源的效率越高2. 电动势为 6V 的电池于电路上输出的电流为 1A ，能够断定（）A. 外电阻是 6B. 内、外电阻之和是 6C. 电源提供的功率是 6WD.电源输出的功率为 6W3. 如图 1 所示，电源电动势为 30V ，内阻为 1，壹只“ 6V ，12W ”的白炽灯和壹个绕线电阻为 2的电动机串联，已知电路中电灯正常发光，则电动机输出功率为 （）图1A.4. 壹平行板电容器的极板水平放置， 它和三个可变电阻及电源连成如图 2 所示电路，质量为 m 的带电液滴悬浮于俩板间静止，要使液滴上升，可行的是（）图2A. 仅增大 R1B.仅增大 R2C

9、.仅减小 R2D.仅增大 R35. 随身听对耳机来说能够见成是壹个有壹定内阻的电源，而耳机则是该电源的负载 电阻，其阻值大约于 832 之间，随品牌和型号不同而不同，为了达到输出最大 功率，则各品牌产品的随身听和耳机是搭配好的。 若换了另壹副耳机发现声音变轻， 其原因可能是（）A. 换上的耳机其电阻偏小B. 换上的耳机其电阻偏大C. 换上的耳机的电阻和原配耳机壹样，但有可能转为声能的效率较低D. 之上答案均正确6. 如图 3 所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，能够（）图3A. 增大 R1B.减小 R1C.增大 R2D.减小 R27. 如图 4 所示电路，电容器 C 的上极板带正电

10、， 为了使该极板仍带正电且电量增多， 下列办法中可采用的是（）图4A. 增大 R1，其它不变B. 增大 R2 ，其它不变C. 增大 R3 ，其它不变D. 增大 R4 ，其它不变8. 如图 5 所示的电路中，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为 C，电阻，开关 S断开，今将 S闭合，由 S 闭合到电路稳定的过程中通过 R3的电量是（） 图5A.EC/5B.2EC/5C.3EC/5D.EC9. 如图 6 所示电路中，电阻， C 为电容，当四个电阻中有壹个发生断路时，发现 P 点有自上而下的电流通过，则这只断路的电阻可能是（）图610. 直流电源的电动势为 E、内电阻为 r，用它给直流电动机供电

11、使之工作。电动机的线圈电阻是 R，电动机俩端的电压为 U，通过电动机的电流强度为I，导线电阻不计，若经过时间 t ，则（）A.电流于整个电路中做的功等于B. 电流于整个电路中做的功等于C. 电动机输出的机械能等于D. 电动机输出的机械能等于11. 如图 7 所示，用俩节干电池点亮几个小灯泡，当逐壹闭合开关，接入灯泡增多 时，以下说法正确的是（）图7A.灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗B. 各灯俩端电压灯多时较低C. 通过电池的电流灯多时较大D. 电池输出功率灯多时较大12. 如图 8所示，直线 A为电源的路端电压 U和电流 I关系的图像，直线 B是电阻 R 的俩端电压 U 和电流 I 的关系图像

12、。用该电源和电阻 R 组成闭合电路，电阻 R ，电源内阻 r，电源的输出功率为 。_图813. 将电动势为 30V ，内阻为 1的电源和壹盏额定电压为 6V ，额定功率为 12W 的 小灯泡及壹台线圈电阻为 2 的电动机串联成闭合电路，小灯泡刚好正常发光。则工作时（1）通过电动机的电流强度为多少？（2）电动机消耗的总功率及输出功率为多少？14. 利用电动机通过如图 9 所示的电路提升重物， 已知电源电动势 E=6V ，电源内阻 r=1 ，电阻 R=3 ，重物质量 m=0.10kg 。当将重物固定时， 电压表的示数为 5V 。 当重物不固定， 且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时， 电压表的示

13、数为 5.5V ， 求重物匀速上升时的速度大小。 （不计摩擦， g 取 10m/s 2 ）图915. 如图 10 所示，电源电动势 E=10V ，内阻 r=2 ，电阻 R1=28 ，R2=30 ，R3=60，电容 C= ，求：图 10（1）开关 S 断开和闭合时电容器所带电量之比；（2）开关 S闭合后通过 R3 的电量。16. 于如图 11 所示的电路中，可变电阻 R2 的阻值调至 2处，电阻 R1=6 ，电源 的内阻 r=1 。当开关 S 闭合时，电源消耗的总功率 P0=16W ，电源输出的功率 P1=12W ，这时灯 L 正常发光，则灯 L的额定功率 P2=W。当开关 S 断开时，为使灯仍

14、能正常发光， R2的阻值应调至 _ （设 S 断开时，灯 L 不会损坏）。图 1117. 如图 12 所示，俩个电池的电动势均为 E，内阻为 r ，平行板电容器为 C ，俩板水平放置，电阻 r，电容器俩板间有壹个液滴质量为m，电量为 q，开关 S 闭合 时，液滴恰处于静止，求：图 12（1）S 闭合后电容器极板上所带电量，哪极板带正电荷？（2）S 断开，电路达稳定后带电液滴的加速度多大？18. 如图 13 所示的电路， ，电源电动势 E=6V ，内阻不计，电容器的电容，现电路 处于稳定状态。求 R2突然断路，到电路重新达到稳定状态的过程中通过R1 的电荷量。若同时断路到电路重新达到稳定状态的过

15、程中，求通过R3 的电荷量。图 13试题答案】8. D提示： k断开时， C和R2且联，上正下负， k 闭合， C和且联，上负下正。9. BC 提示：于电阻未断开时，产生的电势降落分别是上的俩倍，电容器俩端的电压可视 为俩端的电压，且上极板的电势高于下极板的电势。当某壹电阻断路时， P 点有自 上而下的电流通过，即电容器于继续充电，则俩端电压必增大，只有电阻断路时才 有可能。10. BD11. ABC 当逐壹闭合开关，接入灯泡增多时，外电阻减小，总电阻减小，由知，总电流 I 增 大，故 C 项正确，由知，灯多时灯俩端的电压变小，各灯较暗，故选A 、B 均正确，对D 选项，电源的输出功率的大小关键要见电阻和内电阻的大小，当它们相等时， 电源的输出功率最大，所以灯多时电源的输出功率较灯少时可能大也可能小，因此D 选项不对。12.3V ； 4W13. （1）2A ；（2 ）44W ；36W 提示：（1）灯泡正常发光时，额定电流为：即此时通过电动机的电流为 2A（2）由全电路欧姆定律得： 电动机消耗的总功率： 由能量转化和守恒定律得： 提示：设电动机内阻为 r' 当将