2021高考物理二轮复习 第八章 微专题58 两类“U——I图像”的理解

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图1
A．电源的内阻为 0.5 Ω
B．小灯泡的电阻随着功率的增大而减小
C．当小灯泡两端的电压为0.5 V时，它的电阻约为eq \f(1,6)Ω
D．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为3 W
2．(多选)(2019·黑龙江哈尔滨市联考)如图2所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知( )
图2
A．R的阻值为1.5 Ω
B．电源电动势为3 V，内阻为0.5 Ω
C．电源的输出功率为3.0 W
D．电源内部消耗功率为1.5 W
3．(多选)(2019·江苏苏州市模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图3所示，曲线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图像(电池电动势不变，内阻不是定值)，图线b是某电阻R的U－I图像．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是( )
图3
A．硅光电池的内阻为8 Ω
B．硅光电池的总功率为0.4 W
C．硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32 W
D．若将R换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大
4．(多选)如图4甲所示的电路中，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表V1和V2随电流表A的示数变化的实验图像如图乙所示，则下列说法正确的是( )
图4
A．图线a是电压表V1的示数与I的关系图线
B．图线b的延长线一定过坐标原点O
C．图线a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电阻R0消耗的瞬时功率
D．图线a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电源的瞬时输出功率
5．(2019·河南驻马店市第一学期期终)两个电路元件L1和L2的伏安特性曲线如图5甲所示．现把二者串联起来接在直流电源上，电源内阻为1 Ω，如图乙所示．闭合开关S后，电路中理想电流表A的读数为0.2 A，则电源的电动势和元件L2此时的电功率分别是( )
图5
A．3 V,0.8 W B．3.2 V,0.8 W
C．3 V,0.4 W D．3.2 V,0.4 W
6．(多选)(2020·江西南昌市模拟)如图6所示，图线甲、乙分别为电源和某金属导体的U－I图线，电源的电动势和内阻分别用E、r表示，根据所学知识分析下列选项正确的是( )
图6
A．E＝50 V
B．r＝eq \f(25,3) Ω
C．当该导体直接与该电源相连时，该导体的电阻为20 Ω
D．当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率为80 W
7．如图7所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示．已知电流表读数在0.2 A以下时，电动机没有发生转动．不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是( )
图7
A．电路中电源电动势为3.4 V
B．变阻器的触头向右滑动时，V2读数逐渐减小
C．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9 W
D．变阻器的最大阻值为30 Ω
答案精析
1．D [由题图甲，根据U＝E－Ir可得：电动势E＝1.5 V，内阻r＝eq \f(1.5－1.0,3) Ω＝eq \f(1,6) Ω，故A错误；
由图乙可知功率越大，则电压越大，斜率越大，故小灯泡的电阻随着功率的增大而增大，故B错误；由题图乙可得：当小灯泡两端的电压U＝0.5 V时，电流I＝6 A，故电阻R＝eq \f(U,I)＝
eq \f(0.5,6) Ω＝eq \f(1,12) Ω ，故C错误；
把电源和小灯泡组成闭合回路，将甲、乙两图叠加到一起，两U－I曲线交点的纵坐标和横坐标分别为小灯泡的电压和电流，故U＝0.5 V，I＝6 A，所以小灯泡的功率P＝UI＝0.5×6 W＝3.0 W，故D正确．]
2．AD [电阻R的U－I图线Ⅱ的斜率等于电阻R的阻值，R＝eq \f(1.5,1.0) Ω＝1.5 Ω，选项A正确；由电源的路端电压与电流的关系曲线Ⅰ可知E＝3.0 V，图线Ⅰ的斜率的绝对值等于电源内阻，r＝eq \f(3.0,2.0) Ω＝1.5 Ω，选项B错误；电源的路端电压与电流的关系图线和电阻R的U－I图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，P出＝UI＝1.5×1.0 W＝1.5 W，选项C错误；由EI＝P出＋P内可得电源内部消耗的功率为P内＝EI－P出＝3.0×1.0 W－1.5 W＝1.5 W，选项D正确．]
3．AC
4．BCD
5．D [电路元件L1和L2串联，所以IL1＝IL2＝0.2 A，由题图甲可知，此时UL1＝1 V，UL2＝2 V；电源的电动势U＝Ir＋UL1＋UL2＝0.2×1 V＋1 V＋2 V＝3.2 V；元件L2此时的电功率PL2＝UL2IL2＝2 V×0.2 A＝0.4 W，故选D.]
6．AC [由题图可知电源的电动势E＝50 V，内阻r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq \f(50－20,6－0) Ω＝5 Ω，故A正确，B错误；该导体与该电源相连时，导体的电压、电流分别为U＝40 V，I＝2 A，则R＝eq \f(U,I)＝
eq \f(40,2) Ω＝20 Ω，此时电路消耗的总功率P总＝EI＝50×2 W＝100 W，故C正确，D错误．]
7．D [由题图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以题图乙中最上面的图线表示V2的电压与电流的关系，此图线斜率的绝对值大小等于电源的内阻，即r＝eq \f(3.4－3.0,0.3－0.1) Ω＝2 Ω.当电流I＝0.1 A时，U＝3.4 V，则电源的电动势E＝U＋Ir＝3.4 V＋0.1×2 V＝3.6 V，故A错误；变阻器的触头向右滑动时，R阻值变大，总电流减小，内电压减小，路端电压即为V2读数逐渐增大，故B错误；由题图乙可知，电动机的电阻rM＝eq \f(0.8－0.4,0.2－0.1) Ω＝4 Ω.当I＝0.3 A时，U＝3 V，电动机的输入功率最大，最大输入功率为P＝UI＝3×0.3 W＝0.9 W，则电动机的最大输出功率一定小于0.9 W，故C错误；当I＝0.1 A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以Rmax＝eq \f(E,I)－r－rM＝(eq \f(3.6,0.1)－2－4) Ω＝30 Ω，故D正确．]