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专题37 电路的基本概念和规律
考情分析 考题统计
理解电动势的概念，区分路端电压、外电压、电源电压和电动势的差别；理解并区分三种电流的求法和各个公式的使用条件；理解并区分纯电阻和非纯电阻的差别以及纯电阻和非纯电阻的计算方法；掌握电源的最大输出功率的计算方法和电源效率的概念及应用。。 2024·海南·高考物理第13题 20223·全国·高考物理第6题 2022·山东·高考物理第13题 2022·福建·高考物理第8题 2024·江苏·高考物理第8题
【网络建构】
【考点梳理】
考法1 电流、电阻和电阻率
1.电源和电流
（1）电源
①电源可使导线中的自由电子在静电力作用下发生定向移动形成电流；
②电源能“搬运”电荷，保持导线两端的电势差，从而使电路中保持持续的电流；
恒定电流
①方向：规定为正电荷定向移动的方向；外电路：电流从高电势低电势；内电路：负极；
②电流有大小，有方向，但电流是标量；
③三个公式的比较
表达式 适用范围
定义式 一切范围
决定式 纯电阻电路
微观表达式 n:单位体积内电荷的数目；S:导体的横截面积；v电荷的定向移动速率
电阻
（1）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大．
（2）决定因素：①长度；②横截面积；③温度；④材料；
（3）两个表达式
表达式 适用范围 区别
定义式 纯电阻电路 提供了一种测量电阻的方法，并不能说明电阻R与U和I有关
决定式 粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 电阻的决定因素
（4）电阻率与温度的关系
①金属：电阻率随温度的升高而增大．
②非金属：电阻率随温度的升高而减小．
考法2 电功、电功率和焦耳定律
电功和电热、电功率和热功率的区别与联系
意义 公式 联系
电功 电流在一段电路中所做的功 W＝UIt W=Pt 对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q
电热 电流通过导体产生的热量 Q＝I2Rt
电功率 单位时间内电流所做的功 P＝UI 对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热
热功率 单位时间内导体产生的热量 P＝I2R
非纯电阻电路的分析方法
(1)抓住两个关键量：确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键．若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr＝Ir，最后求出输出功率P出＝P－Pr.
(2)坚持“躲着”求解UM、IM：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流．然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流．
(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．
考法3 电源的输出功率和电源的效率问题
电源的输出功率和电源效率的比较
电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内
电源内部消耗的功率 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝
P内＝I2r＝P总－P出
电源的输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内
纯电阻电路：P出＝I2R＝
P出与外电阻R的关系
电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100%
纯电阻电路：η＝×100%
电源输出功率的极值问题的处理方法
对于电源输出功率的极值问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解．但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大．假设一电源的电动势为E，内阻为r，外电路有一可调电阻R，电源的输出功率为：
P出＝I2R＝＝.
由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R的变化关系为：
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝；
(2)当R＞r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越小；
(3)当R＜r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越大；
(4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R1和R2，且R1R2＝r2.　
【题型过关练】
题型1 电流、电阻和电阻率
1．1916年，斯泰瓦和托尔曼发现不带电的闭合金属圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴转动，在转速变化时，线圈中会有电流通过。这一现象可解释为：当线圈转速变化时，由于惯性，自由电子与线圈有相对运动。取金属线圈为参照物，正离子晶格相对静止，由于惯性影响，可等效为自由电子受到一个沿线圈切线方向的“力”F1，但正离子晶格对自由电子的作用力F2不允许自由电子无限制地增大速度，F1和F2会达到平衡，其效果是自由电子相对金属线圈有定向运动。已知F1与线圈角速度的变化率a成正比，F2与自由电子相对正离子晶格的速度成正比。下列说法正确的是（ ）
A．若线圈加速转动，a越小，电流越大，且方向与线圈转动方向相反
B．若线圈加速转动，a越小，电流越小，且方向与线圈转动方向相同
C．若线圈减速转动，a越大，电流越大，且方向与线圈转动方向相同
D．若线圈减速转动，a越大，电流越小，且方向与线圈转动方向相反
2．某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为弧度，则通过S的电流大小约为（　　）
A． B． C． D．
3．离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V。已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则（　　）
A．该大气层的等效电阻约为600Ω B．该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 A
C．该大气层的平均电阻率约为1.7×1012Ω·m D．该大气层的平均电阻率约为1.7×108Ω·m
题型2 电功、电功率和焦耳定律
1．如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，定值电阻R1=1Ω，R2=4Ω，当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时，滑动变阻器的功率为（　　）
A．2W B．1.5W C．0.75W D．0.5W
2．如图所示为美团的电单车，美团电单车的电池铭牌上标有“48V 10A·h”字样，正常工作时电动机额定功率为250W，电池输出电压为40V。由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为80%，不考虑其他部件的摩擦损耗。有一次小厉同学骑着电单车在平路上匀速行驶，小厉同学和车的总质量为100kg，阻力为总重力的0.04倍，重力加速度，则下列判断正确的是（　　）

A．正常工作时，电动机额定电流约为5.2A
B．充满电后电池储存的能量约为
C．电池的内阻约为1.3Ω
D．电单车匀速行驶时的速度为22.5km/h
3．如图所示，电源电动势E=12V，内阻，，直流电动机内阻，当闭合S和S1，断开S2时，调节滑动变阻器R1为某值时，可使电源输出功率最大，闭合S，S2，断开S1，调节R2为某值时，可使电源的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作（电动机额定输出功率P0=4.5W），则下列判断正确的是（　　）

A．电动机额定电流I=2A
B．电动机两端电压为
C．满足题意的R1，R2值分别为，
D．满足题意的R1，R2值分别为，
题型3 电源的输出功率和电源的效率问题
1．闭合电路内、外电阻的功率随外电路电阻变化的两条曲线如图所示，曲线A表示内电阻的功率随外电阻变化的关系图线，曲线B表示外电阻的功率随外电阻变化的关系图线。下列说法正确的是（　　）

A．电源的电动势为
B．电源的内阻为
C．曲线A的最大功率为
D．外电阻取时外电阻的功率是外电阻取时外电阻的功率的
2．如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．图乙中滑动变阻器的最大功率
B．图乙中，
C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大
D．调整滑动变阻器的阻值，可以使电源的输出电流达到
3．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线是该电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图像，图线是某电阻的图像。在同等光照强度下，当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　）
A．电源的输出功率 B．电池的内阻
C．电池的效率为 D．硅光电池的内阻消耗的热功率
【真题演练】
1．（2024·广西·高考真题）将横截面相同、材料不同的两段导体、无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体、的电阻率之比约为（　　）
A． B． C． D．
2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（　　）
A． B． C． D．
3．（2022·福建·高考真题）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（　　）
A．氙离子的加速电压约为
B．氙离子的加速电压约为
C．氙离子向外喷射形成的电流约为
D．每秒进入放电通道的氙气质量约为
4．（2023·全国·高考真题）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12= 3.0V，U23= 2.5V，U34= －1.5V。符合上述测量结果的可能接法是（ ）

A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间
B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间
D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间
5．（2024·海南·高考真题）虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻，已知MN两端电压，A与B的电阻，求：
（1）MN间电阻R的变化范围；
（2）当，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字）
6．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
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专题37 电路的基本概念和规律
【考情分析】
考情分析 考题统计
理解电动势的概念，区分路端电压、外电压、电源电压和电动势的差别；理解并区分三种电流的求法和各个公式的使用条件；理解并区分纯电阻和非纯电阻的差别以及纯电阻和非纯电阻的计算方法；掌握电源的最大输出功率的计算方法和电源效率的概念及应用。。 2024·海南·高考物理第13题 20223·全国·高考物理第6题 2022·山东·高考物理第13题 2022·福建·高考物理第8题 2024·江苏·高考物理第8题
【网络建构】
【考点梳理】
考法1 电流、电阻和电阻率
1.电源和电流
（1）电源
①电源可使导线中的自由电子在静电力作用下发生定向移动形成电流；
②电源能“搬运”电荷，保持导线两端的电势差，从而使电路中保持持续的电流；
恒定电流
①方向：规定为正电荷定向移动的方向；外电路：电流从高电势低电势；内电路：负极；
②电流有大小，有方向，但电流是标量；
③三个公式的比较
表达式 适用范围
定义式 一切范围
决定式 纯电阻电路
微观表达式 n:单位体积内电荷的数目；S:导体的横截面积；v电荷的定向移动速率
电阻
（1）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大．
（2）决定因素：①长度；②横截面积；③温度；④材料；
（3）两个表达式
表达式 适用范围 区别
定义式 纯电阻电路 提供了一种测量电阻的方法，并不能说明电阻R与U和I有关
决定式 粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 电阻的决定因素
（4）电阻率与温度的关系
①金属：电阻率随温度的升高而增大．
②非金属：电阻率随温度的升高而减小．
考法2 电功、电功率和焦耳定律
电功和电热、电功率和热功率的区别与联系
意义 公式 联系
电功 电流在一段电路中所做的功 W＝UIt W=Pt 对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q
电热 电流通过导体产生的热量 Q＝I2Rt
电功率 单位时间内电流所做的功 P＝UI 对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热
热功率 单位时间内导体产生的热量 P＝I2R
非纯电阻电路的分析方法
(1)抓住两个关键量：确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键．若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr＝Ir，最后求出输出功率P出＝P－Pr.
(2)坚持“躲着”求解UM、IM：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流．然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流．
(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．
考法3 电源的输出功率和电源的效率问题
电源的输出功率和电源效率的比较
电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内
电源内部消耗的功率 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝
P内＝I2r＝P总－P出
电源的输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内
纯电阻电路：P出＝I2R＝
P出与外电阻R的关系
电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100%
纯电阻电路：η＝×100%
电源输出功率的极值问题的处理方法
对于电源输出功率的极值问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解．但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大．假设一电源的电动势为E，内阻为r，外电路有一可调电阻R，电源的输出功率为：
P出＝I2R＝＝.
由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R的变化关系为：
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝；
(2)当R＞r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越小；
(3)当R＜r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越大；
(4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R1和R2，且R1R2＝r2.　
【题型过关练】
题型1 电流、电阻和电阻率
1．1916年，斯泰瓦和托尔曼发现不带电的闭合金属圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴转动，在转速变化时，线圈中会有电流通过。这一现象可解释为：当线圈转速变化时，由于惯性，自由电子与线圈有相对运动。取金属线圈为参照物，正离子晶格相对静止，由于惯性影响，可等效为自由电子受到一个沿线圈切线方向的“力”F1，但正离子晶格对自由电子的作用力F2不允许自由电子无限制地增大速度，F1和F2会达到平衡，其效果是自由电子相对金属线圈有定向运动。已知F1与线圈角速度的变化率a成正比，F2与自由电子相对正离子晶格的速度成正比。下列说法正确的是（ ）
A．若线圈加速转动，a越小，电流越大，且方向与线圈转动方向相反
B．若线圈加速转动，a越小，电流越小，且方向与线圈转动方向相同
C．若线圈减速转动，a越大，电流越大，且方向与线圈转动方向相同
D．若线圈减速转动，a越大，电流越小，且方向与线圈转动方向相反
【答案】B
【详解】AB．若线圈加速转动，由于惯性，自由电子相对正离子晶格方向与线圈转动方向相反的方向转动，电流方向与电子相对运动方向相反，即与线圈转动方向相同，F1与线圈角速度的变化率a成正比，F2与自由电子相对正离子晶格的速度成正比，a越小，F1越小，F1与F2会达到平衡，F1越小，F2越小，自由电子相对正离子晶格的速度越小，电流越小，A错误，B正确；
CD．若线圈减速转动，由于惯性，自由电子相对正离子晶格方向与线圈转动方向相同的方向转动，电流方向与电子相对运动方向相反，即与线圈转动方向相同，F1与线圈角速度的变化率a成正比，F2与自由电子相对正离子晶格的速度成正比，a越大，F1越大，F1与F2会达到平衡，F1越大，F2越大，自由电子相对正离子晶格的速度越大，电流越大，CD错误。
故选B。
2．某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为弧度，则通过S的电流大小约为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则t时间内从放射性物质射出的电荷量
结合几何关系可知在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S上的电荷量为
根据电流的定义有
故选A。
3．离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V。已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则（　　）
A．该大气层的等效电阻约为600Ω B．该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 A
C．该大气层的平均电阻率约为1.7×1012Ω·m D．该大气层的平均电阻率约为1.7×108Ω·m
【答案】BC
【详解】AB．该大气层的平均漏电电流约为
该大气层的等效电阻为，故A错误，B正确；
CD．根据可得，该大气层的平均电阻率约为，故C正确，D错误。
故选BC。
题型2 电功、电功率和焦耳定律
1．如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，定值电阻R1=1Ω，R2=4Ω，当滑动变阻器接入电路的电阻为12Ω时，滑动变阻器的功率为（　　）
A．2W B．1.5W C．0.75W D．0.5W
【答案】C
【详解】并联部分的电阻为
电路中的总电流为
并联部分的电压为
滑动变阻器的功率为
故选C。
2．如图所示为美团的电单车，美团电单车的电池铭牌上标有“48V 10A·h”字样，正常工作时电动机额定功率为250W，电池输出电压为40V。由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为80%，不考虑其他部件的摩擦损耗。有一次小厉同学骑着电单车在平路上匀速行驶，小厉同学和车的总质量为100kg，阻力为总重力的0.04倍，重力加速度，则下列判断正确的是（　　）

A．正常工作时，电动机额定电流约为5.2A
B．充满电后电池储存的能量约为
C．电池的内阻约为1.3Ω
D．电单车匀速行驶时的速度为22.5km/h
【答案】C
【详解】A．由可知，解得额定电流I=6.25A，故A错误；
B．充满电后该电池的总能量，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有，可得，故C正确；
D．平路上行驶的人和车受到阻力
匀速行驶时牵引力F=f=40N，此时速度，故D错误；
故选C。
3．如图所示，电源电动势E=12V，内阻，，直流电动机内阻，当闭合S和S1，断开S2时，调节滑动变阻器R1为某值时，可使电源输出功率最大，闭合S，S2，断开S1，调节R2为某值时，可使电源的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作（电动机额定输出功率P0=4.5W），则下列判断正确的是（　　）

A．电动机额定电流I=2A
B．电动机两端电压为
C．满足题意的R1，R2值分别为，
D．满足题意的R1，R2值分别为，
【答案】D
【详解】AB．根据电路规律可知当时电源的输出功率最大，即此时有
同时有，解得，AB错误；
CD．根据前面分析可得，由闭合电路欧姆定律有
解得，C错误，D正确。
故选D。
题型3 电源的输出功率和电源的效率问题
1．闭合电路内、外电阻的功率随外电路电阻变化的两条曲线如图所示，曲线A表示内电阻的功率随外电阻变化的关系图线，曲线B表示外电阻的功率随外电阻变化的关系图线。下列说法正确的是（　　）

A．电源的电动势为
B．电源的内阻为
C．曲线A的最大功率为
D．外电阻取时外电阻的功率是外电阻取时外电阻的功率的
【答案】C
【详解】AB．闭合电路的内电阻功率
闭合电路的外电阻功率
由图像可知，当外电阻时，内、外电阻的功率相等，且均为，可得，故AB错误；
C．当外电阻时，内电阻功率最大，此时，故C正确；
D．当外电阻时，外电阻的功率
当外电阻时，外电阻的功率，故D错误。
故选C。
2．如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．图乙中滑动变阻器的最大功率
B．图乙中，
C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大
D．调整滑动变阻器的阻值，可以使电源的输出电流达到
【答案】B
【详解】A．由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电源外电阻R等于内阻r时，输出功率最大，最大值为
把定值电阻看成电源内阻，由图乙可知，当
滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为，A错误；
B．滑动变阻器的阻值为时与阻值为时消耗的功率相等，有，解得，B正确；
C．当回路中电流最大时，即时定值电阻R消耗的功率最大，C错误；
D．当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为
则调整滑动变阻器的阻值，不可能使电源的输出电流达到，D错误。
故选B。
3．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线是该电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图像，图线是某电阻的图像。在同等光照强度下，当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　）
A．电源的输出功率 B．电池的内阻
C．电池的效率为 D．硅光电池的内阻消耗的热功率
【答案】B
【详解】A．根据题意，由图可知，电源的路端电压为，电流为，则输出功率
故A错误；
B．由欧姆定律得，当时，
由a与纵轴的交点读出电动势为
根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为，则内阻，故B正确；
C．根据题意可知，电池的效率，故C错误。
D．根据题意可知，内阻消耗的功率，故D错误。
故选B。
【真题演练】
1．（2024·广西·高考真题）将横截面相同、材料不同的两段导体、无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体、的电阻率之比约为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】根据电阻定律
根据欧姆定律
整理可得
结合题图可知导体、的电阻率之比
故选B。
2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的等效电阻为
由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为
并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则
四个灯泡的实际功率分别为
，，，
故四个灯泡中功率最大的是R1。
故选A。
3．（2022·福建·高考真题）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（　　）
A．氙离子的加速电压约为
B．氙离子的加速电压约为
C．氙离子向外喷射形成的电流约为
D．每秒进入放电通道的氙气质量约为
【答案】AD
【详解】AB．氙离子经电场加速，根据动能定理有
可得加速电压为
故A正确，B错误；
D．在时间内，有质量为的氙离子以速度喷射而出，形成电流为，由动量定理可得
进入放电通道的氙气质量为，被电离的比例为，则有
联立解得
故D正确；
C．在时间内，有电荷量为的氙离子喷射出，则有
，
联立解得
故C错误。
故选AD。
4．（2023·全国·高考真题）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12= 3.0V，U23= 2.5V，U34= －1.5V。符合上述测量结果的可能接法是（ ）

A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间
B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间
D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间
【答案】CD
【详解】A．根据题意画出电路图，如下

可见U34 > 0，A错误；
B．根据题意画出电路图，如下

可见U34 > 0，B错误；
C．根据题意画出电路图，如下

可见上述接法可符合上述测量结果，C正确；
D．根据题意画出电路图，如下

可见上述接法可符合上述测量结果，D正确。
故选CD。
5．（2024·海南·高考真题）虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻，已知MN两端电压，A与B的电阻，求：
（1）MN间电阻R的变化范围；
（2）当，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字）
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据电路可知当时MN间电阻R的阻值最小，为
当时MN间电阻R的阻值最大，为
故MN间电阻R的变化范围为
（2）当，通过电热器B的电流为
此时电热器B消耗的功率为
解得
6．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有
解得
小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有
设斜面倾角为，对小车匀速有
而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有
联立各式解得
，
（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有
可得
由运动学公式可知
解得
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