【推荐】专题14 伏安特性曲线的理解及应用-2017-2018学年高二物理专题提升之电学

【推荐】专题14 伏安特性曲线的理解及应用-2017-2018学年高二物理专题提升之电学

‎ ‎ 一：专题概述 导体的伏安特性曲线 ‎(1)I－U图线：以电流为纵轴、电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I－U图线，如图所示．‎ ‎ ‎ ‎(2)电阻的大小：图线的斜率k＝＝，图中R1>R2.‎ ‎(3)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用欧姆定律．‎ ‎(4)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用欧姆定律．‎ 二：典例精讲 ‎1．I—U的图象的理解及应用 典例1：(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图上一点，PN为图线在P点的切线，PM为I轴的垂线．则下列说法中正确的是( )‎ ‎ ‎ A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻不变 B．对应P点，小灯泡的电阻R＝ C．对应P点，小灯泡的电阻R＝ D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的“面积”‎ ‎【答案】BD ‎2． 欧姆定律的应用 典例2：(多选)在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时 ( )‎ ‎ ‎ A．L1两端的电压为L2两端电压的2倍 B．L1消耗的电功率为0.75 W C．L2的电阻为12 Ω D．L1、L2消耗的电功率的比值大于4‎ ‎【答案】BD 三 总结提升 ‎1.伏安特性曲线问题的处理方法 ‎(1)首先分清是I－U图线还是U－I图线。‎ ‎(2)对线性元件：R＝＝；对非线性元件R＝≠，即非线性元件的电阻不等于U－I图象某点切线的斜率。‎ ‎(3)在电路问题分析时，I－U(或U－I)图象中的电流、电压信息是解题的关键，要将电路中的电子元件和图象有机结合。‎ ‎2.对伏安特性曲线的理解(如图甲、乙所示)‎ ‎ ‎ ‎(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件．‎ ‎(2)在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra＞Re.‎ 在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小．斜率越大，电阻越小，Rd＜Rf.‎ ‎(3)图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变小．注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数．根据R＝，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数．‎ 四 提升专练 ‎1.某同学在研究三种导电元件的伏安特性时，他根据实验中所测得的数据，分别绘制了IU图线，如图甲、乙、丙所示，下列说法正确的是( )‎ ‎ ‎ A. 图甲的元件可以作为标准电阻使用 B. 图乙的电阻随电压升高而减小 C. 图丙的电阻随电压升高而增大 D. 只有图乙才是可能的 ‎【答案】A ‎2.(多选)如图所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出( )．‎ ‎ ‎ A．通过电阻的电流与两端电压成正比 B．电阻R＝0.5 Ω C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝1/tan α＝1.0 Ω D．在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C ‎【答案】AD ‎3.两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示，可知电阻大小之比R1：R2等于（ ）‎ ‎ ‎ A. 1:3 B. 3:1 C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】因为该图线为I-U图线，则图线的斜率表示电阻的倒数，两根图线的斜率比为3：1，所以电阻比为1：3．故A正确，BCD错误。‎ ‎4.已知灯丝的电阻不是一个固定的值，它随温度的升高而逐渐变大．现有一只标有“220 V,60 W”的白炽灯泡，加上的电压U由0逐渐增大到220 V．在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示．在如图所示的四个图线中，符合实际的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】由电阻的定义式： 可知：在U－I图线上，某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值就对应着电阻值R.由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220 V时，钨丝由红变到白炽，灯丝的温度不断升高，电阻将不断增大，A图线表示为一定值，说明电阻不变，故A不符合要求；C图线上各点的值随U的增大而减小，故C不符合实际；D图线中的值开始随U的增大而增大，后来随U的增大而减小，故D不符合实际；只有B图线中的值随U的增大而变大，故B符合实际。所以选B。‎ ‎5.(多选) 如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是( )．‎ ‎ ‎ A．R1∶R2＝1∶3‎ B．把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2‎ C．将R1与R2串联后接于电源上，则功率之比P1∶P2＝1∶3‎ D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝1∶3‎ ‎【答案】AC ‎6.某种材料的导体，其I－U图象如图所示，图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角．下列说法正确的是( )．‎ ‎ ‎ A．导体的电功率随电压U的增大而增大 B．导体的电阻随电压U的增大而增大 C．在A点，导体的电阻为tan α D．在A点，导体的电阻为tan β ‎【答案】A ‎【解析】由题图知，U增大时，电功率P＝UI增大，所以A正确；由电阻R＝U/I知，I U曲线上某点对应的电阻为该点与原点连线的斜率的倒数，即A点导体的电阻为cot α，所以C、D均错；由I U图象知，曲线切线的斜率随U的增大而不断增大，即电阻越来越小，B错误．‎ ‎7.在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列说法正确的是( )．‎ ‎ ‎ A．灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍 B．灯泡L1的电阻为7.5 Ω C．灯泡L2消耗的电功率为0.75 W D．灯泡L3消耗的电功率为0.30 W ‎【答案】D ‎8.(多选)两电阻R1和R2的伏安特性曲线如图所示．从图线可判断( )‎ ‎ ‎ A．两电阻阻值的关系是R1＞R2‎ B．电阻一定时，电流随着电压的增大而减小 C．电压相同时，通过R1的电流较大 D．两电阻串联接入电路时，R1消耗的功率小 ‎【答案】CD ‎【解析】图象的斜率k＝＝，即图象的斜率越大，电阻越小，故有R1＜R2，A错误；根据图象可得电阻一定时，电流随电压的增大而增大，B错误；从图象中可得电压相同时，通过电阻R1的电流较大，C正确；两电阻串联接入电路时，通过两电阻的电流相同，根据公式P＝I2R可得电阻越大，消耗的电功率越大，故D正确．‎ ‎9.如图所示，为A、B两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正确的是 ‎ ‎ A．电阻A的电阻随电流的增大而增大，电阻B阻值不变 B．电阻A的电阻随电流的增大而减小，电阻B阻值不变 C．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B D．在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B ‎ ‎【答案】A ‎10.如图所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出( )‎ ‎ ‎ A．通过电阻的电流与两端电压成正比 B．电阻R＝0.5 Ω C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝＝1.0 Ω D．在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3. 0 C ‎【答案】AD ‎【解析】由I－U图象可知，图线是一条过原点的倾斜直线，即I和U成正比，A正确；而电阻R＝＝ Ω＝2 Ω，B错误；由于纵、横坐标的标度不一样，故不能用tan α计算斜率表示电阻的倒数，C项错误；在R两端加上6.0 V电压时I＝＝ A＝3.0 A，每秒通过电阻横截面的电荷量q＝It＝3.0×1 C＝3.0 C，选项D正确。‎ ‎11.(多选)某实验小组用如图甲所示的电路完成了蓄电池的电动势E和内电阻r的测量，该小组的同学测量了多组数据，并根据测量的数据描绘了如图乙所示的图线。已知两电表均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A.E＝1.40 V B.r＝3.50 Ω C.调节滑动变阻器使其阻值为零时，流过电源的电流为0.40 A D.调节滑动变阻器使电压表的读数为1.20 V时，电流表的读数I′＝0.20 A ‎【答案】AD ‎12.某一导体的伏安特性曲线如图AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是( )‎ ‎ ‎ A．B点的电阻为12 Ω B．B点的电阻为40 Ω C．导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω D．导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω ‎【答案】B ‎【解析】A点电阻RA＝ Ω＝30 Ω，B点电阻RB＝ Ω＝40 Ω，故A错误，B正确．ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故C、D错误．‎ ‎13.如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=1m，b=0.2m，c=0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U﹣I图线如图乙所示，当U=10V时，求电解液的电阻率ρ是多少？‎ ‎ ‎ ‎【答案】40Ω•m ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎