2022年通用物理中考微专题-电功率-17-3 图像问题(含答案)
展开微专题17-3 图像问题
知识·解读
图像问题
1、对于简单电路,可以直接从U-I或I-U图象上找出对应的电压、电流值,然后利用公式R=计算出电阻,利用公式P=UI计算出电功率。
2、对于串、并联电路,我们可以利用串、并联电路电流、电压的特点,结合欧姆定律的相关公式或电功率的公式进行解题。
(1)对于串联电路,可以利用串联电路的电流处处相等,找对应的两个电压值,然后解题;
(2)对于并联电路,可以利用并联电路各支路两端的电压相等,找对应的两个电流值,然后解题。
典例·解读
类型一、I-U图像
例1、如图所示是通过额定电压为6 V的小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象,则关于该小灯泡下列说法中正确的是( )
A、小灯泡的电阻是一个定值 B、小灯泡的额定电流是0.3 A
C、小灯泡的额定功率是1.5 W D、电压为4 V时小灯泡的电阻是0.2 Ω
例2、如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为12 V。闭合开关S后,当滑片P从最右端滑到最左端的过程中,小灯泡的I–U关系图象如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W,电源电压为______V。滑动变阻器的最大阻值为______Ω。
类型二、P-I图像
例3、电阻式传感器广泛应用于测力、测压、称重,它的核心部分是一只可变电阻,一同学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性,图中R0为定值电阻,R为电阻式传感器,当控制其阻值从0变为60 Ω时,测得传感器的电功率与通过它的电流的关系图象如图乙所示,已知电源电压恒定不变。
(1)当通过传感器的电流为0.1 A时,传感器的电阻为多少?
(2)求P1的值。
(3)求R0的阻值。
例4、在测量小灯泡的电功率实验中,描绘出通过小灯泡的电流I与小灯泡两端电压U的关系图象如图所示.则下列表示该灯泡的功率P与I2、U2的关系图象中,可能正确的是( )
A. B. C. D.
培优·训练
一、选择题
1、灯泡L与定值电阻R的I-U图像如图所示.若将L与R串联在8 V的电源上,下列说法正确的是( )
A.灯泡的电阻是10 Ω
B.灯泡两端的电压是8 V
C.电路中的电流是1.5 A
D.电路消耗的总功率是4 W
2、定值电阻R与灯泡L的电流随电压变化关系的图像如图所示,现将它们串联接在电压恒为6 V的电源两端,则下列判断正确的是( )
A.电路中的电流为0.24 A
B.定值电阻的阻值是灯泡阻值的3倍
C.定值电阻与灯泡消耗的实际功率之比为2∶1
D.通电2 min,灯泡消耗的电能是180 J
3、标有“6 V 4.8 W”的小灯泡L和标有“6 V 3.6 W”的小型电加热器R,它们电流与电压变化的关系如图甲所示,现将它们连入图乙所示电路中,闭合开关,其中一个用电器正常工作,下列说法正确的是( )
A. 电源电压为12 V B. 小灯泡的灯丝电阻与电压、电流有关
C. 电源电压减小2 V,电流表示数为0.5 A D. 电源电压减小2 V,电压表与电流表示数的比值变小
4、图甲是小灯泡的I-U图像,将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5 V的电路中(如图乙),闭合开关,移动滑片P,当小灯泡的功率为0.75 W时,下列说法正确的是( )
甲 乙
A. 电流表的示数为0.2 A B. 电路消耗的总功率为1.35 W
C. 滑动变阻器R接入电路中的电阻为15 Ω D. 10 s内滑动变阻器R产生的热量为13.5 J
5、正确显示灯泡阻值的图像的是( )
6、现有电源、开关、电流表、电压表、灯泡、滑动变阻器各一个,其中灯泡的U-I图像如图所示.将这些元件用导线连成电路后,闭合开关,滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中,电压表的示数从5 V开始减小,电流表的示数从0.3 A开始增大.下列结论正确的是( )
A. 电源的电压为5 V
B. 小灯泡的最大功率为0.3 W
C. 滑动变阻器的最大阻值为20 Ω
D. 整个电路的最小功率是1.8 W
7、如图甲,R1为定值电阻,RP为滑动变阻器,闭合开关,RP的滑片从一端移动到另一端,得到电压与电流图像如图乙,下列说法正确的是( )
A. 电源电压为3 V,R1阻值为1.8 Ω
B. 电路消耗的最小功率为0.2 W
C. 当RP总阻值的接入电路时,它与定值电阻消耗的功率之比为6∶5
D. 当电流为0.4 A时,R1与RP连入电路的阻值之比为1∶2
8、如图甲所示电路的电源电压为3 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,图乙是小灯泡的I-U图像.闭合开关S后,下列判断正确的是( )
甲 乙
A. 滑动变阻器的滑片P向左滑动时,灯泡变暗
B. 电流表示数为0.4 A时,小灯泡的电阻是25 Ω
C. 电压表示数为2.5 V时,小灯泡的功率是1.25 W
D. 小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率是0.25 W
9、额定电压均为6 V的甲、乙两灯,I-U图线如图所示.下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B. 甲、乙两灯的额定功率之比为4∶1
C. 甲、乙两灯并联接在电压为2 V的电源两端时,电阻之比为3∶2
D. 甲、乙两灯串联接在电压为8 V的电源两端时,实际功率之比为1∶3
10、如图甲所示电路,分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接入 A、B之间后进行实验,并根据电流表和电压表示数画出 A、B之间电阻的P-U图像,如图乙所示.如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验,同理,可以在图乙中画出它的P-U图像③.则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是( )
甲 乙
A. R1和Ⅰ B. R1和Ⅲ C. R2和Ⅰ D. R2和Ⅲ
11、在如图甲所示的电路中,电源的电压恒定,滑动变阻器的最大阻值为R1=8 Ω,R2为定值电阻但看不清标识.滑动变阻器滑片从左端M滑到右端N的过程中,滑动变阻器的电功率P随MN间电阻R变化的关系如图乙所示,其中滑动变阻器阻值取2 Ω和8 Ω时电功率相同,则以下说法正确的有( )
①定值电阻R2=4 Ω; ②电源的电压为6 V;
③电压表的最大示数为4.5 V; ④滑动变阻器的最大电功率为2.25 W
甲 乙
A. ①②③ B. ②③④ C. ①②④ D. ①③④
12、(多选)如图甲电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻。当开关S闭合,滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端,两电表示数变化关系如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A.电源电压为14 V
B.R2的最大阻值是30 Ω
C.滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25 W
D.滑片P在a端时,2分钟内R2消耗的电能是144 J
二、填空题
1、如图甲所示电路中,电源电压12 V且保持不变.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片置于中点c时,R1消耗的功率为P1;当滑片移至b端时,R1消耗的功率为P2.滑片移动过程中电流表与电压表的示数变化关系如图乙所示,则P1∶P2=__________.
第1题图 第2题图
2、如图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,滑动变阻器R消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示.图乙中的a、b两点分别与滑片P在图甲中的a、b两位置相对应,则电源电压为______V.
3、如图甲所示,将额定电压为2.5 V的小灯泡接入电源电压为4.5 V的电路中,闭合开关调节滑动变阻器滑片P,记录相应电压表和电流表示数,绘制成如图乙所示的UI图像,则小灯泡的额定功率为 W,小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的电阻是 Ω。
甲 乙
第3题图 第4题图
4、如图甲的电路中,R1、R2的电流与电压的关系如图乙所示,闭合开关,R1消耗的功率为P1,电路消耗的总功率为P2,则R1∶R2=________;P1∶P2=________.
5、如图甲所示是标有“2.5 V”字样的小灯泡L的电阻随它两端电压变化的图像.将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中,电源电压为6 V.当开关S断开时,小灯泡的阻值为______Ω;当开关S闭合时,小灯泡恰能正常发光,则电阻R消耗的功率为_______W.
甲 乙 甲 乙
第5题图 第6题图
6、如图甲所示,电源电压保持不变.当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系用图乙中的线段AB表示.则电源电压为______V,滑动变阻器R2的最大阻值是______Ω.
7、某一天晚上睡觉前,小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥.小文将大米等食材放入电饭煲内,接通220 V家庭电路,经过了待机、加热、保温三个过程,早餐前断开电源,电饭煲消耗的电功率随时间变化的图像如图甲所示,电饭煲加热过程消耗的电能是_______kW·h.已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示,S是接通家庭电路的开关,S1是自动开关,R1和R2为电阻不变的电热丝,则R2=_______Ω.
甲 乙
三、计算题
1、某科技小组探究如图甲所示电路中的滑动变阻器R的电功率P与电流表A的示数I之间的变化关系,得到P与I之间的关系如图乙所示.图甲中R0为定值电阻,电源电压不变.求:
甲 乙
(1)滑动变阻器R消耗的最大功率为多少?
(2)滑动变阻器R的阻值为多大时,滑动变阻器R消耗的功率最大.
(3)滑动变阻器R两端电压UR与电流表示数I的关系式.
微专题17-3 图像问题
例1、【答案】 C.
【解析】由图可知小灯泡的I-U关系图象是一条曲线,说明通过灯泡的电流与灯泡两端电压不成正比,也说明小灯泡的电阻是变化的,原因是灯丝电阻随温度的升高而增大;根据图象可知,小灯泡的额定电压为6 V时,通过小灯泡的额定电流是0.25 A,小灯泡的额定功率为P额=U额I额=6 V×0.25 A=1.5 W;当小灯泡两端电压为4 V时,通过小灯泡的电流为0.2 A,由I=变形可知此时小灯泡的电阻:R===20 Ω。
【易错提示】对于此类题目,一定要看清楚横、纵坐标所表示的意义,有的题目是I-U图像,有的则是U-I图像!
例2、【答案】 24; 12; 9.
【解析】由图乙可知,当小灯泡两端电压为额定电压12 V时,通过灯泡的电流I=2.0 A,所以小灯泡的额定功率为P额=U额I=12 V×2.0 A=24 W;当滑动变阻器滑片在最左端时,滑动变阻器连入电路的电阻为0,灯泡两端电压等于电源电压,所以U=UL=12 V;当滑动变阻器滑片在最右端时,滑动变阻器最大阻值连入电路中,由图乙可知:UL=3 V,I=1.0 A,则3 V+1.0 A×R=12 V,解得R=9 Ω。
例3、【答案】(1)60 Ω;(2)0.6 W;(3)15 Ω.
【解析】由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由题知,电阻式传感器的阻值从0变为60 Ω时,传感器的电功率与通过它的电流的关系图象如图乙所示;由图乙可知,通过传感器的电流最小为0.1 A,由欧姆定律可知此时电路中的总电阻最大,传感器的电阻最大,即为60 Ω。
(2)当I=0.1 A时,P1的值:P1=I2R=(0.1 A)2×60 Ω=0.6 W。
(3)当电路中的电流I=0.1 A时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以由公式I=变形可得电源的电压:U=I(R0+R)=0.1 A×(R0+60 Ω);
当R=0 Ω时,电路为R0的简单电路,此时电路中的电流最大,由图乙可知最大电流为
I′=0.5 A,
则电源的电压:U=I′R0=0.5 A×R0。
因电源的电压不变,所以0.1 A×(R0+60 Ω)=0.5 A×R0,解得:R0=15 Ω。
例4、【答案】C.
【解析】在U-I图象中,图线的斜率表示电阻的倒数。由图像知道,电压和电流增大时,灯泡的实际功率增大,但图线的斜率越来越小,说明灯泡的温度升高,即灯泡的电阻随温度的升高而增大;由P=I2R知道在P-I2图象中,图象上某点切线的斜率为电阻R,而电阻R会随温度的升高而增大,故AB错误;由P=U2/R知道在P-U2图象中,图象上某点切线的斜率为电阻的倒数1/R,因随温度的升高R增大,所以1/R应减小,故C正确,D错误,故选C。
培优·训练
一、选择题
1、D 2、C 3、C 4、B 5、C 6、D 7、C
8、D 9、D 10、C 11、C 12、BCD
二、填空题
1、 16∶9
2、12
3、0.625 8
4、3∶1 ;1∶4
5、 2; 0.875
6、 6; 20
7、 0.88; 220
三、计算题
1、解:(1)由图乙可知,滑动变阻器R消耗的最大功率为4 W.
(2)当I1=1 A时,P最大=4 W,由P=I2R得,此时滑动变阻器R的阻值:
R===4 Ω.
(3)当滑动变阻器R接入的阻值为0时,电路中的电流最大I2=2 A,
电源电压:U=I2R0=2 A×R0①,
当滑动变阻器R接入的阻值为4 Ω时,此时电路中的电流为I1=1 A,
电源电压:U=I1(R0+R)=1 A×(R0+4 Ω)②,
由①②可得:2 A×R0=1 A×(R0+4 Ω),
解得:R0=4 Ω,
将R0代入①式可解得,U=8 V,
由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,滑动变阻器R两端电压:
UR=U-IR0=8-4I.
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