推荐》专题8-7+两类U--I图像的比较与应用-2018年高三物理一轮总复习名师伴学

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课前预习 ● 自我检测 ‎1. (多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是(　　)‎ A．电源的电动势为6.0 V B．电源的内阻为12 Ω C．电源的短路电流为0.5 A D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω ‎【答案】　AD ‎2. (多选)在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图像可知(　　)‎ A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω B．电阻R的阻值为1 Ω C．电源的输出功率为2 W D．电源的效率为66.7%‎ ‎【答案】ABD ‎ ‎【解析】　图线Ⅰ与纵轴的交点表示电源电动势E为3 V，图线Ⅰ的斜率的绝对值表示电源内阻r为0.5 Ω，A正确。图线Ⅱ的斜率表示电阻R的阻值为1 Ω，B正确。由Ⅰ、Ⅱ图线的交点坐标可知电流I＝2 A，路端电压U＝2 V，电源输出功率P＝UI＝4 W，C错误。电源效率η＝＝≈66.7%，D正确。‎ ‎3. 如图所示，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡的U－I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是(　　)‎ A．4 W,8 W B．2 W,4 W C．2 W,3 W D．4 W,6 W ‎【答案】D 课堂讲练 ● 典例分析 考点 两类UI图像的比较与应用 ‎【典例1】如图直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡L1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．此电源的内电阻为 Ω B．灯泡L1的额定电压为3 V，额定功率为6 W C．把灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小 D．由于小灯泡L1的U－I图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用 ‎【答案】　B ‎【解析】　由图象知，电源的内阻为r＝＝ Ω＝0.5 Ω，A错误；因为灯L1正常发光，故灯L1的额定电压为3 V，额定功率为P＝UI＝3×2 W＝6 W，B正确；正常工作时，灯L1的电阻为R1＝＝1.5 Ω，换成R2＝1 Ω的纯电阻后，该电阻更接近电源内阻r，故电源的输出功率将变大，C错误；小灯泡是纯电阻，适用欧姆定律，其U－I图线是一条曲线的原因是灯泡的电阻随温度的变化而发生变化．‎ ‎【反思总结】‎ ‎(1)电源UI图线的纵坐标U不以零开始的话，横轴的截距小于短路电流，但直线的斜率的绝对值仍为电源的内阻。‎ ‎(2)电源和电阻的UI图线的交点表示该电源与电阻组成回路的该电阻的工作电压和工作电流。‎ U－I两种图像的比较 图像上的特征 物理意义 电源UI图像 电阻UI图像 图形 物理意义 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系 截距 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 坐标的U、I比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小 斜率 内电阻r 电阻大小 ‎【跟踪短训】‎ ‎(多选) 如图所示，a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线．以下说法正确的是(　　)‎ A．电池组的内阻是1 Ω B．电阻的阻值为0.33 Ω C．将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是4 W D．改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率是4 W ‎【答案】　AD ‎【解析】　a图线斜率的绝对值的倒数等于电源的内阻，则电池组的内阻是r＝＝ Ω＝1 Ω，选项A正确；b图线的斜率的倒数等于电阻R，则R＝＝ Ω＝3 Ω，选项B错误；由a图线可知，电源的电动势为E＝4 V，将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是P＝()2R＝()2×3 W＝3 W，选项C错误；改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率为Pm＝＝ W＝4 W，选项D正确；故选A、D.‎ 课后巩固 ● 课时作业 基础巩固 ‎1．用如图所示的电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图所示的U－I图线，由图可知 (　　)‎ A．电池电动势的测量值为1.40 V B．电池内阻的测量值为3.50 Ω C．外电路发生短路时的电流为0.40 A D．电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′＝0.20 A ‎【答案】AD ‎2. (多选)在如图所示的UI图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，在b点α＝β，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．在b点时电源有最大输出功率 B．在b点时电源的总功率最大 C．从a→b，β角增大，电源的总功率和输出功率可能都将增大 D．从b→c，β角增大，电源的总功率和输出功率可能都将减小 ‎【答案】AD ‎3. (多选)如图所示为两电源的UI图像，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电源①的电动势和内阻均比电源②大 B．当外接相同的电阻时，两电源的输出功率可能相等 C．当外接相同的电阻时，两电源的效率可能相等 D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大 ‎【答案】AD ‎【解析】　图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势，图线的斜率的绝对值等于电源的内阻，因此A对；作外接电阻R的UI曲线分别交电源①、②的伏安特性曲线于S1、S2两点，电源的工作点横、纵坐标的乘积IU为电源的输出功率，由图可知，无论外接多大电阻，两工作点S1、S2横、纵坐标的乘积都不可能相等，且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大，故B错，D对；电源的效率η＝＝，因为电源内阻不同则电源效率不同，C错。‎ ‎4. 如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则下列说法正确的是(　　)．‎ A．电源的电动势为50 V B．电源的内阻为 Ω C．电流为2.5 A时，外电路的电阻为15 Ω D．输出功率为120 W时，输出电压是30 V ‎【答案】　ACD 综合应用 ‎5. (多选)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5.2,3.5)、Q(6,5)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2‎ B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1‎ C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2‎ D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶10‎ ‎【答案】AB ‎6．如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图线．如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有(　　)‎ A．R接到a电源上，电源的效率较高 B．R接到b电源上，电源的输出功率较大 C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低 D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高 ‎【答案】　C ‎【解析】　由题图判断电源a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率η＝×100%，内阻越大，效率越低；电源的输出功率P＝UI 对应图线交点坐标的乘积，电阻的发热功率与图线交点横坐标的平方成正比，只有C正确．‎ 拔高专练 ‎7. 电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为(　　)．‎ A.、　　 B.、 C.、　 　D.、 ‎【答案】　D ‎8. 如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：‎ ‎(1)电源的电动势和内阻；‎ ‎(2)定值电阻R2的阻值；‎ ‎(3)滑动变阻器的最大阻值。‎ ‎【答案】（1）E＝20 V，r＝20 Ω （2）5 Ω （3）300 Ω ‎【解析】(1)题中图乙中AB延长线，交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，‎ 所以电源的电动势为E＝20 V，内阻r＝＝20 Ω。‎ ‎9.如图所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故．参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电源的内阻)．‎ ‎(1)若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12 V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻．‎ ‎(2)如图所示，将两个这样的电灯并联后再与10 Ω的定值电阻串联，接在电动势为8 V的电源上，求通过电流表的电流值和每个灯泡的电阻．‎ ‎【答案】见解析 ‎【解析】(1)三个灯串联时，每个灯的电压为4 V，由图象知，当电灯两端的电压为4 V时，电灯的电流为0.4 A．‎ 电灯的电阻为R＝＝ Ω＝10 Ω.‎ ‎(2)若设流过电灯的电流为I，两端电压为U，由欧姆定律得E＝2IR0＋U，即U＝8－20I.‎ 将U＝8－20I函数关系图象作在题图曲线中，如图所示，两图线交点为(2 V，0.3 A)，可得此种情况下电流为0.3 A．‎ 通过电流表的电流值为IA＝2I＝0.6 A，‎ 电灯的电阻为R＝＝ Ω≈6.7 Ω.‎ ‎ ‎