12. 如图1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2中画出变阻器阻值
R变化过程中
U-
I图像的示意图,并说明
U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。
(2)
a.请在图2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证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。