初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義版塊17 電功率 專題17-3 圖像問題 （學(xué)生版）

頁專題17-3圖像問題知識(shí)·解讀圖像問題1、對(duì)于簡(jiǎn)單電路，可以直接從U－I或I－U圖象上找出對(duì)應(yīng)的電壓、電流值，然后利用公式R＝eq\f(U,I)計(jì)算出電阻，利用公式P＝UI計(jì)算出電功率。2、對(duì)于串、并聯(lián)電路，我們可以利用串、并聯(lián)電路電流、電壓的特點(diǎn)，結(jié)合歐姆定律的相關(guān)公式或電功率的公式進(jìn)行解題。（1）對(duì)于串聯(lián)電路，可以利用串聯(lián)電路的電流處處相等，找對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電壓值，然后解題；（2）對(duì)于并聯(lián)電路，可以利用并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，找對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電流值，然后解題。典例·解讀類型一、I-U圖像例1、如圖所示是通過額定電壓為6V的小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系圖象，則關(guān)于該小燈泡下列說法中正確的是（）A、小燈泡的電阻是一個(gè)定值B、小燈泡的額定電流是0.3AC、小燈泡的額定功率是1.5WD、電壓為4V時(shí)小燈泡的電阻是0.2Ω【答案【答案】C.【解析】由圖可知小燈泡的I－U關(guān)系圖象是一條曲線，說明通過燈泡的電流與燈泡兩端電壓不成正比，也說明小燈泡的電阻是變化的，原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大；根據(jù)圖象可知，小燈泡的額定電壓為6V時(shí)，通過小燈泡的額定電流是0.25A，小燈泡的額定功率為P額＝U額I額＝6V×0.25A＝1.5W；當(dāng)小燈泡兩端電壓為4V時(shí)，通過小燈泡的電流為0.2A，由I＝eq\f(U,R)變形可知此時(shí)小燈泡的電阻：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(4V,0.2A)＝20Ω?！疽族e(cuò)提示】對(duì)于此類題目，一定要看清楚橫、縱坐標(biāo)所表示的意義，有的題目是I-U圖像，有的則是U-I圖像！例2、如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為12V。閉合開關(guān)S后，當(dāng)滑片P從最右端滑到最左端的過程中，小燈泡的I–U關(guān)系圖象如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為______W，電源電壓為______V。滑動(dòng)變阻器的最大阻值為______Ω。【【答案】24；12；9.【解析】由圖乙可知，當(dāng)小燈泡兩端電壓為額定電壓12V時(shí)，通過燈泡的電流I=2.0A，所以小燈泡的額定功率為P額=U額I=12V×2.0A=24W；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為0，燈泡兩端電壓等于電源電壓，所以U=UL=12V；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片在最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器最大阻值連入電路中，由圖乙可知：UL=3V，I=1.0A，則3V+1.0A×R=12V，解得R=9Ω。類型二、P-I圖像例3、電阻式傳感器廣泛應(yīng)用于測(cè)力、測(cè)壓、稱重，它的核心部分是一只可變電阻，一同學(xué)用如圖甲所示電路研究某電阻式傳感器的特性，圖中R0為定值電阻，R為電阻式傳感器，當(dāng)控制其阻值從0變?yōu)?0Ω時(shí)，測(cè)得傳感器的電功率與通過它的電流的關(guān)系圖象如圖乙所示，已知電源電壓恒定不變。（1）當(dāng)通過傳感器的電流為0.1A時(shí)，傳感器的電阻為多少？（2）求P1的值。（3）求R0的阻值?！尽敬鸢浮浚?）60Ω；（2）0.6W；（3）15Ω.【解析】由電路圖可知，R與R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。(1)由題知，電阻式傳感器的阻值從0變?yōu)?0Ω時(shí)，傳感器的電功率與通過它的電流的關(guān)系圖象如圖乙所示；由圖乙可知，通過傳感器的電流最小為0.1A，由歐姆定律可知此時(shí)電路中的總電阻最大，傳感器的電阻最大，即為60Ω。(2)當(dāng)I＝0.1A時(shí)，P1的值：P1＝I2R＝(0.1A)2×60Ω＝0.6W。(3)當(dāng)電路中的電流I＝0.1A時(shí)，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以由公式I＝eq\f(U,R)變形可得電源的電壓：U＝I(R0＋R)＝0.1A×(R0＋60Ω)；當(dāng)R＝0Ω時(shí)，電路為R0的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電路中的電流最大，由圖乙可知最大電流為I′＝0.5A，則電源的電壓：U＝I′R0＝0.5A×R0。因電源的電壓不變，所以0.1A×(R0＋60Ω)＝0.5A×R0，解得：R0＝15Ω。例4、在測(cè)量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)中，描繪出通過小燈泡的電流I與小燈泡兩端電壓U的關(guān)系圖象如圖所示．則下列表示該燈泡的功率P與I2、U2的關(guān)系圖象中，可能正確的是（）A．B．C．D．【【答案】C.【解析】在U-I圖象中，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)。由圖像知道，電壓和電流增大時(shí)，燈泡的實(shí)際功率增大，但圖線的斜率越來越小，說明燈泡的溫度升高，即燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；由P=I2R知道在P-I2圖象中，圖象上某點(diǎn)切線的斜率為電阻R，而電阻R會(huì)隨溫度的升高而增大，故AB錯(cuò)誤；由P=U2/R知道在P-U2圖象中，圖象上某點(diǎn)切線的斜率為電阻的倒數(shù)1/R，因隨溫度的升高R增大，所以1/R應(yīng)減小，故C正確，D錯(cuò)誤，故選C。培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、燈泡L與定值電阻R的I－U圖像如圖所示．若將L與R串聯(lián)在8V的電源上，下列說法正確的是()A．燈泡的電阻是10ΩB．燈泡兩端的電壓是8VC．電路中的電流是1.5AD．電路消耗的總功率是4W2、定值電阻R與燈泡L的電流隨電壓變化關(guān)系的圖像如圖所示，現(xiàn)將它們串聯(lián)接在電壓恒為6V的電源兩端，則下列判斷正確的是()A．電路中的電流為0.24AB．定值電阻的阻值是燈泡阻值的3倍C．定值電阻與燈泡消耗的實(shí)際功率之比為2∶1D．通電2min，燈泡消耗的電能是180J3、標(biāo)有“6V4.8W”的小燈泡L和標(biāo)有“6V3.6W”的小型電加熱器R，它們電流與電壓變化的關(guān)系如圖甲所示，現(xiàn)將它們連入圖乙所示電路中，閉合開關(guān)，其中一個(gè)用電器正常工作，下列說法正確的是()A.電源電壓為12VB.小燈泡的燈絲電阻與電壓、電流有關(guān)C.電源電壓減小2V，電流表示數(shù)為0.5AD.電源電壓減小2V，電壓表與電流表示數(shù)的比值變小4、圖甲是小燈泡的I－U圖像，將此燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)在電壓為4.5V的電路中(如圖乙)，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，當(dāng)小燈泡的功率為0.75W時(shí)，下列說法正確的是()甲乙A.電流表的示數(shù)為0.2AB.電路消耗的總功率為1.35WC.滑動(dòng)變阻器R接入電路中的電阻為15ΩD.10s內(nèi)滑動(dòng)變阻器R產(chǎn)生的熱量為13.5J5、正確顯示燈泡阻值的圖像的是()6、現(xiàn)有電源、開關(guān)、電流表、電壓表、燈泡、滑動(dòng)變阻器各一個(gè)，其中燈泡的U－I圖像如圖所示．將這些元件用導(dǎo)線連成電路后，閉合開關(guān)，滑動(dòng)變阻器的滑片從最左端向右滑動(dòng)的過程中，電壓表的示數(shù)從5V開始減小，電流表的示數(shù)從0.3A開始增大．下列結(jié)論正確的是()A.電源的電壓為5VB.小燈泡的最大功率為0.3WC.滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20ΩD.整個(gè)電路的最小功率是1.8W7、如圖甲，R1為定值電阻，RP為滑動(dòng)變阻器，閉合開關(guān)，RP的滑片從一端移動(dòng)到另一端，得到電壓與電流圖像如圖乙，下列說法正確的是()A.電源電壓為3V，R1阻值為1.8ΩB.電路消耗的最小功率為0.2WC.當(dāng)RP總阻值的eq\f(3,5)接入電路時(shí)，它與定值電阻消耗的功率之比為6∶5D.當(dāng)電流為0.4A時(shí)，R1與RP連入電路的阻值之比為1∶28、如圖甲所示電路的電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V，圖乙是小燈泡的I－U圖像．閉合開關(guān)S后，下列判斷正確的是()甲乙A.滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，燈泡變暗B.電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，小燈泡的電阻是25ΩC.電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，小燈泡的功率是1.25WD.小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電功率是0.25W9、額定電壓均為6V的甲、乙兩燈，I－U圖線如圖所示．下列說法正確的是()A.甲、乙兩燈的電阻均隨電壓增大而減小B.甲、乙兩燈的額定功率之比為4∶1C.甲、乙兩燈并聯(lián)接在電壓為2V的電源兩端時(shí)，電阻之比為3∶2D.甲、乙兩燈串聯(lián)接在電壓為8V的電源兩端時(shí)，實(shí)際功率之比為1∶310、如圖甲所示電路，分別把定值電阻R1、R2(R1＞R2)接入A、B之間后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)電流表和電壓表示數(shù)畫出A、B之間電阻的P－U圖像，如圖乙所示．如果把R1和R2并聯(lián)后接入A、B之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同理，可以在圖乙中畫出它的P－U圖像③.則圖像①所對(duì)應(yīng)的電阻和圖像③所在的區(qū)域分別是()甲乙A.R1和ⅠB.R1和ⅢC.R2和ⅠD.R2和Ⅲ11、在如圖甲所示的電路中，電源的電壓恒定，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R1＝8Ω，R2為定值電阻但看不清標(biāo)識(shí)．滑動(dòng)變阻器滑片從左端M滑到右端N的過程中，滑動(dòng)變阻器的電功率P隨MN間電阻R變化的關(guān)系如圖乙所示，其中滑動(dòng)變阻器阻值取2Ω和8Ω時(shí)電功率相同，則以下說法正確的有()①定值電阻R2＝4Ω；②電源的電壓為6V；③電壓表的最大示數(shù)為4.5V；④滑動(dòng)變阻器的最大電功率為2.25W甲乙A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④12、（多選）如圖甲電路中，電源電壓保持不變，R1是定值電阻。當(dāng)開關(guān)S閉合，滑動(dòng)變阻器R2的滑片P由a端移動(dòng)到b端，兩電表示數(shù)變化關(guān)系如圖乙所示。則下列說法中正確的是()A．電源電壓為14VB．R2的最大阻值是30ΩC．滑片P由a向b恰好移動(dòng)三分之一長(zhǎng)度時(shí)R1的電功率為1.25WD．滑片P在a端時(shí)，2分鐘內(nèi)R2消耗的電能是144J二、填空題1、如圖甲所示電路中，電源電壓12V且保持不變．閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片置于中點(diǎn)c時(shí)，R1消耗的功率為P1；當(dāng)滑片移至b端時(shí)，R1消耗的功率為P2.滑片移動(dòng)過程中電流表與電壓表的示數(shù)變化關(guān)系如圖乙所示，則P1∶P2＝__________．第1題圖第2題圖2、如圖甲所示的電路中，電源電壓不變，R0為定值電阻，滑動(dòng)變阻器R消耗的電功率隨電流變化的關(guān)系如圖乙所示．圖乙中的a、b兩點(diǎn)分別與滑片P在圖甲中的a、b兩位置相對(duì)應(yīng)，則電源電壓為______V.3、如圖甲所示，將額定電壓為2.5V的小燈泡接入電源電壓為4.5V的電路中，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，記錄相應(yīng)電壓表和電流表示數(shù)，繪制成如圖乙所示的U-I圖像，則小燈泡的額定功率為W，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻是Ω。甲乙第3題圖第4題圖4、如圖甲的電路中，R1、R2的電流與電壓的關(guān)系如圖乙所示，閉合開關(guān)，R1消耗的功率為P1，電路消耗的總功率為P2，則R1∶R2＝________；P1∶P2＝________．5、如圖甲所示是標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡L的電阻隨它兩端電壓變化的圖像．將小燈泡L和電阻R接入圖乙所示的電路中，電源電壓為6V．當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，小燈泡的阻值為______Ω；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，小燈泡恰能正常發(fā)光，則電阻R消耗的功率為_______W.甲乙甲乙第5題圖第6題圖6、如圖甲所示，電源電壓保持不變．當(dāng)閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器滑片P從a端移到b端，兩電表示數(shù)變化關(guān)系用圖乙中的線段AB表示．則電源電壓為______V，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值是______Ω.7、某一天晚上睡覺前，小文同學(xué)用有預(yù)約功能的電飯煲為家人第二天早餐煲粥．小文將大米等食材放入電飯煲內(nèi)，接通220V家庭電路，經(jīng)過了待機(jī)、加熱、保溫三個(gè)過程，早餐前斷開電源，電飯煲消耗的電功率隨時(shí)間變化的圖像如圖甲所示，電飯煲加熱過程消耗的電能是____