高二物理试题答案
一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D A B B D C BC AC AD
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11、(12分)
答案：(1)3.0×10－3 N (2)4.0×10－4 kg (3)2.0 m/s
12.(8分)
答案：(1)205 V(4分) (2)0.055 m(4分)
13.(12分)
答案：(1) (2)v0 (3)0或v0
14.(12分)
答案：(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω
15.(16分)
答案：(1)0 8 W (2)1.5 Ω 6 W (3)9 W (4)50%湖北省部分高中协作体2025—2026学年上学期10月联考
高二物理试题
本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项：
1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的制定位置。
2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后，请将答题卡上交。
一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分）
1.如图所示，质量为m的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带电荷量为＋q的小球B固定在O点正下方的绝缘柱上。当小球A平衡时，悬线沿水平方向。已知lOA＝lOB＝l，静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球均可视为点电荷，则关于小球A的电性及带电荷量qA的大小，下列选项正确的是( )
A.正电， B.正电，
C.负电， D.负电，
2.如图所示，A、B、C、D为匀强电场中的四点，它们的连线构成正方形，其中AD边与电场线平行，O点为AC与BD连线的交点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在O点，下列说法正确的是( )
A.C、D两点的电场强度相同
B.A、B两点的电势不等
C.将电子沿直线从B点移动到C点，电场力做正功
D.将电子沿直线从C点移动到D点，电势能先减小后增大
3.如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则( )
A.材料竖直方向尺度减小
B.极板间电场强度不变
C.极板间电场强度变大
D.电容器电容变大
4.一对平行正对的金属板C、D接入如图所示的电路中，电源电动势为E，C板固定，D板可左右平行移动，闭合开关，一段时间后再断开开关，从C板发射一电子，恰能运动到A点后再返回，已知A到D板的距离是板间距离的三分之一，电子质量为m，电荷量为－e，忽略电子的重力，则( )
A.设定C板电势为0，电子在A点的电势能为－eE
B.若要让电子能够到达D板，可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置
C.若要让电子能够到达D板，可将D板向右平移至某位置
D.若要让电子能够到达D板，可闭合开关，再将D板向右平移至某位置
5.如图所示的电路中，电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω。电流表内阻不计，在B、C两点间加上6 V的电压时，电流表的示数为( )
A.0 B.1 A
C.1.5 A D.2 A
6.如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是( )
A.R1短路 B.R2断路
C.R2短路 D.R3短路
7.在如图所示的电路中，定值电阻R1＝3 Ω、R2＝2 Ω、R3＝1 Ω、R4＝3 Ω，电容器的电容C＝4 μF，电源的电动势E＝10 V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，则( )
A.a、b两点间的电势差Uab＝3.5 V
B.电容器所带电荷量为1.4×10－6 C
C.断开开关S2，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为2.4×10－5 C
D.断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将发生变化
8.(多选)M和N是两个不带电的物体。它们互相摩擦后M带正电且所带电荷量为1.6×10－10 C，下列判断正确的有( )
A.摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦过程中电子从M转移到N
C.N在摩擦后一定带负电且所带电荷量为1.6×10－10 C
D.M在摩擦过程中失去1.6×1010个电子
9.(多选)如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为E的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电荷量可忽略，二极管具有单向导电性。闭合开关S，一带电油滴恰好静止于两板间的P点，则下列说法正确的是( )
A.在两板间放入陶瓷片，平行板电容器的电容将变大
B.在两板间放入与极板等大的金属片，静电计指针张角变小
C.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，带电油滴的电势能将减少
D.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，油滴将向下运动
10.(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，电表均为理想电表。闭合开关S后，若减小R的阻值，则下列说法正确的是( )
A.电流表的示数一定变大
B.电压表的示数一定变大
C.电源的输出功率一定增大
D.R1两端的电压一定减小
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11、(12分)如图所示，长l＝1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°。已知小球所带电荷量q＝1.0×10－6 C，匀强电场的场强E＝3.0×103 N/C，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小球所受电场力F的大小；(4分)
(2)小球的质量m；(4分)
(3)将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。(4分)
12.(8分)示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子(带电荷量为e，质量为m)被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上。设加速电压U1＝1640 V，偏转极板长l＝4 cm，偏转极板间距d＝1 cm，当电子加速后从两偏转极板的正中央沿与板平行的方向进入偏转电场。
(1)偏转电压U2为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？(4分)
(2)如果偏转极板右端到荧光屏的距离L＝20 cm，则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少？(4分)
13.(12分)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ＝60°。运动中粒子仅受电场力作用。
(1)求电场强度的大小；(4分)
(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？(4分)
(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？(4分)
14.(12分)一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。若不计一切摩擦和阻力，求：
(1)电动机的输入功率；(4分)
(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(4分)
(3)电动机线圈的电阻。(4分)
15.(16分)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。
(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。(4分)
(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。(4分)
(3)求电源的最大输出功率。(4分)
(4)此时电源的效率。(4分)湖北省部分高中协作体2025—2026学年上学期10月联考
高二物理试题
本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项：
1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的制定位置。
2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后，请将答题卡上交。
一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分）
1.如图所示，质量为m的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带电荷量为＋q的小球B固定在O点正下方的绝缘柱上。当小球A平衡时，悬线沿水平方向。已知lOA＝lOB＝l，静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球均可视为点电荷，则关于小球A的电性及带电荷量qA的大小，下列选项正确的是( )
A.正电， B.正电，
C.负电， D.负电，
解析：A 小球A静止时，根据平衡条件，小球A受到小球B的斥力，故小球A带正电；由平衡条件得＝mg，解得qA＝，故选A。
2.如图所示，A、B、C、D为匀强电场中的四点，它们的连线构成正方形，其中AD边与电场线平行，O点为AC与BD连线的交点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在O点，下列说法正确的是( )
A.C、D两点的电场强度相同
B.A、B两点的电势不等
C.将电子沿直线从B点移动到C点，电场力做正功
D.将电子沿直线从C点移动到D点，电势能先减小后增大
解析：D 如图所示，在O点的正点电荷在A、B、C、D四点产生电场方向如图所示。
由图可知C、D两点的电场强度方向不相同，故C、D两点的电场强度不相同，A错误；匀强电场在A、B两点的电势相等，点电荷在A、B两点的电势相等，故A、B两点的电势相等，B错误；点电荷在B、C两点的电势相等，故将电子沿直线从B点移动到C点，点电荷对电子做功为零，匀强电场对电子做负功，故电场力做负功，C错误；CD边与匀强电场方向垂直，将电子沿直线从C点移动到D点，匀强电场对电子不做功，点电荷对电子先做正功后做负功，故电势能先减小后增大，D正确。故选D。
3.如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则( )
A.材料竖直方向尺度减小
B.极板间电场强度不变
C.极板间电场强度变大
D.电容器电容变大
解析：A 根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷量Q变少，根据电容定义式C＝可知，电容器的电容C减小，D错误；根据电容的决定式C＝可知，极板间距d增大，极板之间形成匀强电场，根据E＝可知，极板间电场强度E减小，B、C错误；极板间距d增大，材料竖直方向尺度减小，A正确。
4.一对平行正对的金属板C、D接入如图所示的电路中，电源电动势为E，C板固定，D板可左右平行移动，闭合开关，一段时间后再断开开关，从C板发射一电子，恰能运动到A点后再返回，已知A到D板的距离是板间距离的三分之一，电子质量为m，电荷量为－e，忽略电子的重力，则( )
A.设定C板电势为0，电子在A点的电势能为－eE
B.若要让电子能够到达D板，可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置
C.若要让电子能够到达D板，可将D板向右平移至某位置
D.若要让电子能够到达D板，可闭合开关，再将D板向右平移至某位置
解析：B 金属板的电场线由C指向D，沿着电场线电势逐渐降低，设定C板电势为0，则A点的电势为φA＝－E，电子在A点的电势能为EpA＝eE，故A错误；闭合开关，一段时间后再断开开关，则电容器的电量Q不变，根据电容的定义式和决定式有C＝，C＝联立解得U＝，从C板发射一电子，恰能运动到A点后再返回，则有Ek0＝EpA，所以若要让电子能够到达D板，可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置，或者闭合开关，再将D板向左平移至A点或A点左侧某位置，故B正确，CD错误。故选B。
5.如图所示的电路中，电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω。电流表内阻不计，在B、C两点间加上6 V的电压时，电流表的示数为( )
A.0 B.1 A
C.1.5 A D.2 A
解析：B 电流表内阻不计，则A、C两点相当于用导线连在一起，当在B、C两点间加上6 V的电压时，R2与R3并联，然后与R1串联，电流表测量的是通过电阻R2的电流，等效电路图如图所示。电路中的总电阻R总＝R1＋＝3 Ω，干路中的电流为I总＝＝ A＝2 A，由于R2与R3阻值相等，所以电流表的示数为1 A，B正确。
6.如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是( )
A.R1短路 B.R2断路
C.R2短路 D.R3短路
解析：D A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知，电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误。因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的。观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，故选项A、C错误，D正确。
7.在如图所示的电路中，定值电阻R1＝3 Ω、R2＝2 Ω、R3＝1 Ω、R4＝3 Ω，电容器的电容C＝4 μF，电源的电动势E＝10 V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，则( )
A.a、b两点间的电势差Uab＝3.5 V
B.电容器所带电荷量为1.4×10－6 C
C.断开开关S2，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为2.4×10－5 C
D.断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将发生变化
解析：C 设电源负极的电势为0，则电源正极的电势为φ＝10 V，又因为φ－φa＝R1，代入数据可解得φa＝4 V，同理有φ－φb＝R3，解得φb＝7.5 V，故Uab＝φa－φb＝－3.5 V，选项A错误；由Q＝CU，可知此时电容器所带电荷量为Q＝4×10－6×3.5 C＝1.4×10－5 C，选项B错误；由电路知识可知，断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比不会发生变化，选项D错误；断开开关S2，稳定后a点的电势为φa′＝10 V，b点电势仍为φb＝7.5 V，故此时Uab′＝φa′－φb＝2.5 V，且上极板带正电，结合前面计算，可得上极板带电荷量的变化量为ΔQ＝CΔU＝4×10－6×6 C＝2.4×10－5 C，选项C正确。
8.(多选)M和N是两个不带电的物体。它们互相摩擦后M带正电且所带电荷量为1.6×10－10 C，下列判断正确的有( )
A.摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦过程中电子从M转移到N
C.N在摩擦后一定带负电且所带电荷量为1.6×10－10 C
D.M在摩擦过程中失去1.6×1010个电子
解析：BC 摩擦前M和N都不带电，是指这两个物体都呈电中性，没有“净电荷”，也就是没有得失电子，但内部仍有正电荷和负电荷，选项A错误；M和N摩擦后M带正电荷，说明M失去电子，电子从M转移到N，选项B正确；根据电荷守恒定律，M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷量的代数和为0，摩擦后电荷量的代数和应仍为0，选项C正确；元电荷的值为1.60×10－19 C，摩擦后M带正电且所带电荷量为1.6×10－10 C，由于M带电荷量应是元电荷的整数倍，所以M在摩擦过程中失去109个电子，选项D错误。
9.(多选)如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为E的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电荷量可忽略，二极管具有单向导电性。闭合开关S，一带电油滴恰好静止于两板间的P点，则下列说法正确的是( )
A.在两板间放入陶瓷片，平行板电容器的电容将变大
B.在两板间放入与极板等大的金属片，静电计指针张角变小
C.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，带电油滴的电势能将减少
D.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，油滴将向下运动
解析：AC 平行板电容器的电容决定式C＝，当两板间放入陶瓷片时，εr增大，则C增大，故A正确；在两板间放入与极板等大的金属片，相当于减小两板间距离，但由于电容器始终与电源相连，电容器两板间的电势差不变，故静电计指针张角不变，故B错误；刚开始油滴恰好静止于两板间的P点，则油滴带负电，将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，两板间距d增大，电容C减小，电容器上的电荷本该减少，但因为二极管的单向导电性，电容器上的电荷不能回流，所以电容器上的电荷量Q不变，由E＝＝＝，知两极板间的电场强度E不变，则油滴所受电场力不变，仍保持静止，而P点的电势为φP＝φP－0＝UP下＝EdP下，P点到下极板的距离增大，则P点的电势升高，因为油滴带负电，所以油滴在P点的电势能将减少，故C正确，D错误。
10.(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，电表均为理想电表。闭合开关S后，若减小R的阻值，则下列说法正确的是( )
A.电流表的示数一定变大
B.电压表的示数一定变大
C.电源的输出功率一定增大
D.R1两端的电压一定减小
解析：AD 减小R的阻值，电路的总电阻减小，电路总电流增大，即电流表示数变大，由U＝E－Ir得路端电压减小，即电压表示数变小，A项正确，B项错误；由于不知外电阻与内电阻的大小关系，所以负载电阻减小时，电源的输出功率不一定增大，C选项错误；电路中的总电流增大，R2两端的电压增大，又因路端电压减小，故R1两端的电压减小，D项正确。故选AD。
二、非选择题：（本大题共5小题，共60分）
11、(12分)如图所示，长l＝1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°。已知小球所带电荷量q＝1.0×10－6 C，匀强电场的场强E＝3.0×103 N/C，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小球所受电场力F的大小；(4分)
(2)小球的质量m；(4分)
(3)将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。(4分)
解析：(1)F＝qE＝3.0×10－3 N。
(2)由＝tan 37°，得m＝4.0×10－4 kg。
(3)由动能定理有mgl(1－cos 37°)＝mv2，得v＝＝2.0 m/s。
答案：(1)3.0×10－3 N (2)4.0×10－4 kg (3)2.0 m/s
12.(8分)示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子(带电荷量为e，质量为m)被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上。设加速电压U1＝1640 V，偏转极板长l＝4 cm，偏转极板间距d＝1 cm，当电子加速后从两偏转极板的正中央沿与板平行的方向进入偏转电场。
(1)偏转电压U2为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？(4分)
(2)如果偏转极板右端到荧光屏的距离L＝20 cm，则电子到达荧光屏时最大偏转距离y为多少？(4分)
解析：(1)要使电子束打在荧光屏上的偏转距离最大，电子经偏转电场后必须从下极板边缘出来。
在加速电场中，由动能定理得eU1＝
电子进入偏转电场的初速度v0＝
电子在偏转电场中的飞行时间t1＝
电子在偏转电场中的加速度a＝＝
电子从下极板边缘出来，则有
＝at12＝＝
解得U2＝U1＝205 V。
(2)电子束打在荧光屏上最大偏转距离
y＝＋y2
电子离开偏转电场时的垂直极板方向分速度
vy＝at1＝
电子从离开偏转电场到到达荧光屏经过的时间t2＝
则y2＝vy·t2＝＝＝0.05 m
所以电子到达荧光屏时的最大偏转距离
y＝＋y2＝0.055 m。
答案：(1)205 V(4分) (2)0.055 m(4分)
13.(12分)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ＝60°。运动中粒子仅受电场力作用。
(1)求电场强度的大小；(4分)
(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？(4分)
(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？(4分)
解析：(1)粒子初速度为零，由C点射出电场，故电场方向与AC平行，由A指向C。
由几何关系和电场强度的定义知
AC＝R ①
F＝qE ②
由动能定理有F·AC＝mv02 ③
联立①②③式得E＝。 ④
(2)如图所示，由几何关系知AC⊥BC，故电场中的等势线与BC平行。作与BC平行的直线与圆相切于D点，与AC的延长线交于P点，则自D点从圆周上穿出的粒子的动能增量最大。由几何关系知
∠PAD＝30°，AP＝R，DP＝R ⑤
设粒子以速度v1进入电场时动能增量最大，在电场中运动的时间为t1。粒子在AC方向做加速度为a的匀加速运动，运动的距离等于AP；在垂直于AC的方向上做匀速运动，运动的距离等于DP
由牛顿第二定律和运动学公式有F＝ma ⑥
AP＝at12 ⑦
DP＝v1t1 ⑧
联立②④⑤⑥⑦⑧式得v1＝v0。 ⑨
(3)设粒子以速度v进入电场时，在电场中运动的时间为t。以A为原点，粒子进入电场的方向为x轴正方向，电场方向为y轴正方向建立直角坐标系
由运动学公式有y＝at2 ⑩
x＝vt
粒子离开电场的位置在圆周上，有
(x－R)2＋＝R2
粒子在电场中运动时，其x方向的动量不变，y方向的初始动量为零。设穿过电场前后动量变化量的大小为mv0的粒子，离开电场时其y方向的速度分量为v2，由题给条件及运动学公式有mv2＝mv0＝mat
联立②④⑥⑩ 得v＝0或v＝v0。
答案：(1) (2)v0 (3)0或v0
14.(12分)一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。若不计一切摩擦和阻力，求：
(1)电动机的输入功率；(4分)
(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(4分)
(3)电动机线圈的电阻。(4分)
解析：(1)电动机的输入功率为
P入＝UI＝3×0.2 W＝0.6 W。
(2)物体被匀速提升的速度
v＝＝ m/s＝0.1 m/s
电动机提升物体的机械功率
P机＝Fv＝mgv＝0.4 W
根据能量关系有P入＝P机＋PQ
产生的热功率
PQ＝P入－P机＝0.6－0.4 W＝0.2 W
产生热量Q＝PQt＝0.2×30 J＝6 J。
(3)由焦耳定律得Q＝I2Rt
代入数据得电动机线圈电阻R＝5 Ω。
答案：(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω
15.(16分)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。
(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。(4分)
(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。(4分)
(3)求电源的最大输出功率。(4分)
(4)此时电源的效率。(4分)
解析：(1)保护电阻消耗的电功率为P0＝，因R0和r是常量，而R是变量，故R最小时，P0最大，即R＝0时，P0max＝＝ W＝8 W。
(2)把保护电阻R0看作电源内阻的一部分，当R＝R0＋r，即R＝0.5 Ω＋1 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大，PRmax＝＝ W＝6 W。
(3)由P出＝()2R外＝可知，当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时，P出max＝＝ W＝9 W。
(4)此时电源的效率η＝×100%＝50%。
答案：(1)0 8 W (2)1.5 Ω 6 W (3)9 W (4)50%
