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本讲教育信息】 一. 教学内容： 选修3-1 第七章 恒定电流（一）
二. 高考考纲及分析 （一）高考考纲 欧姆定律（Ⅱ） 电阻定律（I） 电路的串、并联（I） 电源的电动势和内电阻（Ⅱ） 闭合电路的欧姆定律（I） 电功率．焦耳定律（I）
（二）考纲分析 1. 从2007年高考新课标地区对电路部分的考查来看，山东约占11/89分（占分/满分），广东约占12/150分，海南约占14/100分，宁夏约占21/110分。 2. 考查的知识点主要集中在三个方面： （1）部分电路和闭合电路的欧姆定律．把部分电路的欧姆定律、闭合电路的欧姆定律和电容器、电表、动态分析结合起来进行考查。 （2）和其他知识点的结合，例如和电磁感应、交流电的综合考查。考查电路部分在电磁感应、交流电中的应用。 （3）电学实验的考查．电学实验部分是这一章的重点，也是高考考查的重点和难点。主要从电阻的测量、测定电源的电动势和内电阻、电表的改装等几个方面进行考查。
三. 知识网络
四. 知识要点 第一单元 串、并联电路和欧姆定律 （一）电流：电荷的定向移动形成电流。 1. 形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差。 2. 电流强度：I=Q/t，通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。 ① 电流的微观表达式：假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为V，则I=neSv； ② 表示电流的强弱，是标量。但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 ③ 单位是：安、毫安、微安1A=103Ma=106μA
（二）部分电路欧姆定律 1. 导体中的电流I跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R成反比。 I=U/R 2. 适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件。 3. 导体的伏安特性曲线：研究部分电路欧姆定律时，常画成I～U或U～I图象，对于线性元件伏安特性曲线是直线，对于非线性元件，伏安特性曲线是非线性的。
注意：① 我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I认为电阻R随电压大而大，随电流大而小。 ② I、U、R必须是对应关系，即I是过电阻的电流，U是电阻两端的电压。
（三）电阻、电阻定律 1. 电阻：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.R=U/I，导体的电阻是由导体本身的性质决定的，与U.I无关。 2. 电阻定律：导体的电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比. R＝ρL/S 3. 电阻率：电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量，由材料决定，但受温度的影响。 ① 电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m，横截面积为1m2的柱形导体的电阻。 ② 单位是：Ω·m。
（四）电功、电功率 1. 电功：电荷在电场中移动时，电场力做的功W＝UIt，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程。 2. 电功率：电流做功的快慢，即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率，P=UI 3. 焦耳定律；电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t时间内的热量Q=I2Rt。 纯电阻电路中W＝UIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I2R 非纯电阻电路W＝UIt，P=UI 4. 电功率与热功率之间的关系 纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率。 纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等。 非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能。
（五）串并联电路 1. 串联电路 ① 电路中各处电流相同，I=I1=I2=I3=…… ② 串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和。U=U1+U2+U3…… ③ 串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1＋R2＋…＋Rn ④ 串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即 ⑤ 串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即 2. 并联电路 ① 并联电路中各支路两端的电压相同，U=U1=U2=U3…… ② 并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和，I=I1＋I2＋I3=…… ③ 并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和， ④ 并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比，即I1R1＝I2R2=…＝InRn= U。 ⑤ 并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=…=PnRn=U2。
第二单元 电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律 （一）电源 1. 电源是将其它形式的能转化成电能的装置。 2. 电动势：非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值，ε=W/q。表示电源把其它形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极板间的电压，单位：V 3. 电动势是标量，要注意电动势不是电压；
（二）闭合电路的欧姆定律 （1）内、外电路 ① 内电路：电源两极（不含两极）以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等。内电路的电阻叫做内电阻。 ② 外电路：电源两极，包括用电器和导线等。外电路的电阻叫做外电阻。 （2） 闭合电路的欧姆定律 ① 内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比，即I=E/（R+r） ② E＝U＋Ir可见电源电势能等于内外压降之和； ③ 适用条件：纯电阻电路 （3）路端电压跟负载的关系 路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压。U＝E－Ir， 路端电压随着电路中电流的增大而减小； （4）.闭合电路的输出功率 ① 功率关系：P总=EI=U外I十U内I= UI＋I2r ② 电源的供电效率
（五）重点、难点解析 1. 部分电路欧姆定律 （1）欧姆定律的内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，其表达式为 （2）图象 ① 伏安特性曲线：在直角坐标系中，用纵轴表示电流，横轴表示导体两端的电压，导体中电流和电压的函数图象叫伏安特性曲线。 ② 电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如图中a、b两直线所示，直线的斜率等于电阻的倒数，由于
电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是曲线，如图中c所示，曲线c随电压的增大而斜率（即曲线上点的切线斜率）逐渐增大，说明导体c的电阻随电压升高而减小。 （3）欧姆定律的适用范围 a. 金属导电和电解液导电（对气体导电不适用）； b. 纯电阻电路（不含电动机、电解槽的电路）。 2. 电功和电热的关系 （1）如果电流通过某个电路时，它所消耗的电能全部转化为内能，如：电炉、电烙铁、白炽灯，这种电路叫做纯电阻电路。 在纯电阻电路中：电能全部转化为内能，电功和电热相等，电功率和热功率相等。
（2）非纯电阻电路：电路中含有电动机、电解槽等。在非纯电阻电路中消耗的电能除转化成内能外，还转化成机械能（如电动机）和化学能（如电解槽），即： 在非纯电阻电路中，电功大于电热，W >Q，即UIt >I2Rt；电功率大于热功率，即UI>I2R，在计算电功和电热时要用各自的定义式。 W =UIt P =UI Q=I2Rt P热=I2R 说明：① W =UIt，Q=I2Rt是电功、电热的定义式，适用任何电路中电功、电热的计算。 ② 在纯电阻电路中， ③ 若电路中消耗的电能只转化为电路的内能（例如纯电阻电路），欧姆定律U=IR适用；若电路中消耗的电能除转化为内能外还转化为机械能或化学能（例如非纯电阻电路）欧姆定律U =IR不适用，此时U >IR，但对电路中的纯电阻器件仍适用。 ④ 白炽灯或小灯泡都是纯电阻，不要认为它们消耗的电能有一部分转化成了光能，其实电能还是全部转化成了内能，只不过内能中又有一部分进一步转化成了光能而已。 ⑤ 特别注意：根据灯泡的额定功率和额定电压求得的电阻值是灯泡正常工作时的电阻，在非工作状态其值小于其正常工作时的电阻，如“220V，100W”的灯泡，正常工作时电阻 3. 用电器接入电路时的约定 （1）纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变。 （2）用电器的实际功率超过额定功率时，认为它将被烧毁，不考虑其安全系数。 （3）没有注明额定值的用电器（如用于限流的变阻器等）接入电路时，认为其工作的物理量均小于其额定值，能安全使用。 4. 电路的简化 （1）电路化简原则： ① 无电流的支路化简时可去除； ② 等电势的各点化简时可合并； ③ 理想导线可任意长短； ④ 理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路； ⑤ 电压稳定时电容器可认为断路. （2）常用等效化简方法： ① 电流分支法：a. 先将各结点用字母标上；b. 判定各支路元件的电流方向（若电路原无电流，可假设在总电路两端加上电压后判断）；c. 按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出 ；d. 将画出的等效图加工整理。 ② 等势点排列法：a. 将各结点用字母标出；b. 判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假设加上电压）；c. 将各结点电势高低自左到右排列，再将各结点之间支路画出；d. 将画出的等效图加工整理。 注意：若能将以上两种方法结合使用，效果更好。 1. 闭合电路欧姆定律 （1）电动势为E、内电阻为r的电源和电阻R组成闭合回路，如图，电路中有电流I通过，根据欧姆定律U=IR，U′=Ir和E =U+U′得
闭合电路的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。 （2）常用的变化形式：U=E-Ir。 说明：公式 （3）对E =IR-Ir两边同乘以电流I，得EI=I2R+I2r，EI=UI+I2r.该式反映：在闭合电路中，在单位时间内，电源获得的电能和在内、外电路中消耗的电能的关系。 2. 路端电压 （1）路端电压：电源正负极间的电压（或说电源外电路两端的电压）。 （2）路端电压的计算（如图所示）
在电流I和外电路总电阻R已知时：U =IR。 在电源电动势E、电阻r和电流E已知时：U =E-Ir。 （3）路端电压U与外电阻R之间的关系对于纯电阻电路： ① 当外电路电阻R增大时，由 当R变为无限大时，即外电路开路，电流I =0，路端电压U=E。 ② 当外电路电阻R减小时，由 当R变为零时，即外电路短路，电路电流I=E/r，此时电流很大，路端电压U＝0。 （4）U-I图象（如图所示）
① 图线与纵坐标交点表示电路断开情况，其值为电源电动势E。 ② 图线与横坐标交点表示外电路短路情况，其值为短路电流 ③ 图线斜率绝对值（ 3. 动态直流电路的分析方法 分析解答这类习题的一般步骤是： （1）确定电路的外电阻，外电阻R外总如何变化。 说明：① 当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小）。 ② 若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多时，总电阻减小。
③ 在图所示分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与用电器并联（以下简称并联段），另一段与并联部分相串联（以下简称串联段）；设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电阻为R并，则分压器的总电阻为
由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化情况相同。 （2）根据闭合电路欧姆定律 （3）由U内=I内r，确定电源的内电压如何变化。 （4）由U外=E-U内，确定电源的外电压（路端电压）如何变化。 （5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。 （6）确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。 4. 含电容电器的分析与计算方法 在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流.一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它。简化后若要求电容器所带电量时，可接在相应的位置上。分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点： （1）电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压。 （2）当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。 （3）电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电.如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。 5. 电路故障的分析方法 电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种。 （1）仪表检测法： ① 电压表是由灵敏电流计G和分压电阻R0串联组成，内部结构如图所示。
② 用电压表检测 如图所示，合上开关S，若电压表有示数，说明电路中有电流通过电压表，电路为通路（电压表作为一个高电阻把开关和电源接通了）则开关S和导线不断路，灯L断路即故障所在。
（2）假设法：已知电路发生某种故障，录求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电流定律进行正向来推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路；直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法。 6. 电源输出最大功率和用电器获得最大功率的分析方法 （1）电源的输出功率：是指外电路上的电功率。它在数值上等于总电流I与路端电压U的乘积，即P出＝IU。 对于纯电阻电路，电源的输出功率
由上式可以看出，当外电阻等于电源内电阻（R =r）时，电源输出功率最大，其最大输出功率为 （2）电源内部损耗的功率：指内电阻的热功率，即
根据能量守恒定律可得P=P出+P内。 （3）电源的效率：指电源的输出功率与电源功率之比。即
对纯电阻电路，电源的效率为
由上式看出，外电阻越大，电源的效率越高。 （4）用电器获得最大功率的分析：处理这类问题通常采用等效电源法，解题时应根据需要选用不同的等效方式，将用电器获得最大功率的问题转化为电源最大输出功率的问题解决。
【典型例题】 [例1] 如图所示，图象中的两条直线对应两个导体A、B，求：
（1）两个导体电阻之比； （2）若两个导体电流相等时，导体两端电压之比； （3）若两个导体电压相等时，通过导体的电流之比。 解析：对图象问题首先要根据坐标轴的意义分析图线的意义，只有明确了图线代表的物理意义，才能从图象上找出所需信息进行分析计算。在I - U图中，图线的斜率表示电阻的倒数。 （1）由图象可知 所以
RA∶RB=2∶ （2）电流相同时：UA∶UB=RA∶RB=3∶1。 （3）电压相同时：IA∶IB=RB∶RA=1∶3。
[例2] 有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在发动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？ 解析：当电动机转子不转时，电动机无机械能输出，故电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立.当电动机转动时一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电阻，故又在该电阻上产生内能，输入的电功率P电=P热+P机。 接U =0.2V电压，电机不转，电流I =0.4A，根据欧姆定律，线圈电阻 电功率P电＝U′I′＝2.0×1.0W＝2.0W 热功率P热＝I2R＝12×0.5W＝0.5W 故输出功率即机械功率 P机＝P电-P热＝（2.0-0.5）W＝1.5W。 如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能故其发热功率
[例3] 两个用电器的额定电压都是6V，额定电流分别是0.1A和0.3A。 （1）把这两个用电器并联后接在电压为8V的电路中，要使它们正常工作，应附加多大电阻？怎样连接，功率至少需多大？ （2）如果把它们串联后接在12V的电路上，要使它们正常工作应该怎样做？ 解析：（1）两个用电器的额定电压都是6V，并联后接入6V的电路上就能正常工作；而今电路的电压是8V，大于6V，故应串联一个分压电阻Rx，使其分担2V的电压，这个附加电阻通过的电流，应等于通过两用电器的电流之和，电路连接情况如图所示。
I=0.1A+0.3A=0.4A 即应串联一个
（2）由于两个用电器的额定电流不同，所以不能把他们简单地串联在电路上。如果把它们串联后连入12V电路中，且使通过R2的电流为0.3A（这时R2两端的电压等于6V），通过R1的电流为0.1A（这时R1两端的电压也等于6V），就必须在R1两端并联一个分流电阻Rx，使其分去（0.3-0.1）A的电流，如图所示。
要使两个用电器都能正常工作，Rx的阻值和功率应分别为
[例4] 如图所示的电路进行等效变换（S未接通）。
解析：假设电流从A流入，R1是干路，第1支路从C经过R3到B，第2支路从C经R2到B，第3支路从C经R4和R5到B.这3条支路并联再与R1串联，变换成如图所示的电路，
在变换过程中，我们可用切断电路的方法认识串并联关系：若切断R1，整个电路不通，说明它在干路上；若切断R4，则R5随之不通，而其他电路仍是通的，说明R4和R5是串联，而R2、R3是并联的。
[例5] 在如图所示电路中，R2、R3是定值电阻，R1是滑动变阻器，当R1的滑键P向右滑动时，各个电表的示数怎样变化？
解析：当R1的滑键P向右滑动时，由R1和R2组成的分压器的串联电阻减小，所以电路的总电阻减小；根据 因为R3为定值电阻，当干路中电流增大时，其两端电压随之增大，所以电压表V3的示数增大。根据U1=U-U3，因U减小，U3增大，所以U1减小，电压表V1的示数减小。 当滑动变阻器的滑键向右滑动时，R1的左段电阻R左与R2并联部分的电阻增大，且干路中的电流增大，根据部分电路欧姆定律，可知电压表V2的示数增大，由于R2为定值电阻，且U2增大，根据部分电路欧姆定律，可知电流表A2示数增大。 根据并联分流原理，通过电流表A1的电流
在上式中，分子为恒量，分母为关于R左的二次函数，且二次项的系数小于零，分母有极大值，由此可见，电流表A1的示数先减小后增大；A示数增大。 答案：电压表V1示数变小；V2的示数增大；V3的示数增大；V的示数减小。 电流表A2示数增大；A1示数先减小后增大；A示数增大。
[例6] 如图所示，电容器C1=6μF，C2=3μF，电阻
解析：在电路中电容器C1、C2相当于断路.当S断开时，电路中无电流.BC等势.AD等势，因此，UAB=UAC=UCD=18V。 当S闭合时，R1和R2串联，C1两端的电压等于R1两端电压，C2两端电压为R2两端电压，C1电量变化的计算首先从电压变化入手。 当S断开时，UAB=UAC=UDB=18V，电容器C1带电量为 Q1=C1UAC=C1UDC=6×10-6×18C=1.08×10-4C 当S闭合时，电路R1、R2导通，电容C1两端的电压即电阻R1两端的电压.由串联电路的电压分配关系得
此时电容器C1的带电量为
电容器C1带电量的变化量为
负号表示减少，即C1的带电量减少3.6×10-5C。
[例7] 如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是（ ）
A. 当R2=R1+r时，R2获得最大功率 B. 当R1=R2+r时，R1获得最大功率 C. 当R2＝0时，R1上获得最大功率 D. 当R2＝0时，电源的输出功率最大 解析：在讨论R2的电功率时，可将R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R2与电动势E、内阻为（R1+r）的电源（等效电源）连成的闭合电路（如图甲），R2的电功率是等效电源的输出功率。显然当R2=R1+r时，R2获得电功率最大，选项A正确；讨论R1的电功率时，由于R1为定值，根据P=IR知，电路中电流越大，R1上的电功率就越大（ 答案：AC
【模拟试题】 1.（08宁夏）一个T型电路如图所示，电路中的电 A. 当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 B. 当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 C. 当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V D. 当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V
2. （07上海单科）如图所示，AB两端接直流稳压电源，UAB＝100 V，R0＝40 Ω，滑动变阻器总电阻R＝20 Ω，当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压UCD为_________V，通过电阻R0的电流为___________A。
3.（06上海理综） 夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行。一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系见图，此空调器运行1小时用电 A. 1.0度 B. 1.5度 C. 2.0度 D. 2.5度
4. 如图所示是电饭煲的电路图，S1是一限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到临界点（103℃）时会自动断开；S2是一个自动温控开头，当温度低于70℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开．红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，限流电阻R1＝R2＝50Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计。 （1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加热和保温过程）； （2）简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗? （3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。
5.（08重庆）某同学设计了一个转向灯电路（如图），其中L为指示灯，L1、L2分别为左、右转向灯，S为单刀双掷开关，E为电源.当S置于位置1时，以下判断正确的是（ ） A. L的功率小于额定功率 B. L1亮，其功率等于额定功率 C. L2亮，其功率等于额定功率 D. 含L支路的总功率较另一支路的大
6.（08广东）电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是（ ） A. 电压表和电流表读数都增大 B. 电压表和电流表读数都减小 C. 电压表读数增大，电流表读数减小 D. 电压表读数减小，电流表读数增大
7.（06上海单科）在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值正确的是（ ） A. U1/I不变，ΔU1/ΔI不变 B. U2/I变大，ΔU2/ΔI变大 C. U2/I变大，ΔU2/ΔI不变 D. U3/I变大，ΔU3/ΔI不变
8.（07宁夏）在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（ ） A. I1增大，I2不变，U增大 B. I1减小，I2增大，U减小 C. I1增大，I2减小，U增大 D. I1减小，I2不变，U减小
9. （07海南）一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W与36 V。若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源两端，则灯泡消耗的电功率（ ） A. 等于36 W B. 小于36 W，大于9 W C. 等于9 W D. 小于9 W 10. （08江苏）在如图所示的罗辑电路中，当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0”时，则在C和D端输出的电信号分别为（ ）
A. 1和0 B. 0和1 C. 1和1 D. 0和0 11.（08北京）风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图所示。
（1）利用总电阻 （2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。 （3）已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。某风力发电机的风速v1=9m/s时能够输出电功率P1=540kW。我国某地区风速不低于v2=6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。
【试题答案】 1. AC 解析：本题考查电路的串并联知识。当cd端短路时，R2与R3并联电阻为30Ω后与R1串联，ab间等效电阻为40Ω，A对；若ab端短路时，R1与R2并联电阻为8Ω后与R3串联，cd间等效电阻为128Ω，B错；但ab两端接通测试电源时，电阻R2未接入电路，cd两端的电压即为R3的电压，为Ucd = ×100V=80V，C对；但cd两端接通测试电源时，电阻R1未接入电路，ab两端电压即为R3的电压，为Uab=×100V=25V，D错。 2. 80；2 3. B 解析：从题图可以看出，在1小时内，空调器以0.5kW工作的时间为20分钟，以2kW工作的时间为40分钟，故空调器1小时内用电为：P1t1＝P2t2＝0.5× 4. 解析：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时把手动开关S1闭和，这时黄灯短路，红灯亮，处于加热状态；加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合，当电饭煲中水烧干后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。由于电饭煲散热，待温度下降到70℃时，S2自动闭合重新处于加热状态，待上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态。 （2）不能，因为只能将食物加热至80℃。 （3）设电饭煲处于加热状态时消耗的功率为P1，则P1＝ 电饭煲处于保温状态时，消耗的功率为P2，则P2＝ 联立两式得P1：P2＝12：1。 5. A 解析：本题考查电路分析的有关知识，本题为中等难度题目。由电路结构可知，当S置于1位置时，L与L2串联后再与L1并联，由灯泡的额定电压和额定功率可知，L1和L2的电阻相等。L与L2串联后的总电阻大于L1的电阻，由于电源电动势为6伏，本身有电阻，所以L1两端电压和L与L2的总电压相等，且都小于6伏，所以三只灯都没有正常发光，三只灯的实际功率都小于额定功率。含L的支路的总电阻大于L1支路的电阻，由于两条支路的电压相等，所以含L的支路的总功率小于另一支路的功率。 6. A 解析：设滑动变阻器的触头上部分电阻为x，则电路的总电阻为：R 7. ACD 解析： 而 故选项 A、C、D 正确。 8. B 9. B 10. C 11. 解析：（1）导线上损失的功率为P=I2R= 损失的功率与输送功率的比值 （2）风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大. 单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρvS， S= 风能的最大功率可表示为P风= 采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等。 （3）按题意，风力发电机的输出功率为P2=
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