(2018·*高考)如图*所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值,路端电...
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(2018·*高考)如图*所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。
(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图乙中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图象的示意图,并说明U-I图象与两坐标轴交点的物理意义。
(2)a.请在图乙画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率。
b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。
(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律*:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。
【回答】
见解析
【解析】(1)U-I图象如图所示,其中图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流。
(2)a.如图所示
b.电源输出的电功率:
P=I2R=R=
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为Pmax=。
(3)电动势定义式:E=
根据能量守恒定律,在图*所示电路中,非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热,即W=I2rt+I2Rt=Irq+IRq=W非静电力
E==Ir+IR=U内+U外
知识点:电路及其应用单元测试
题型:综合题