方法07等电流线法-高考物理电学十大方法精讲

方法07等电流线法两个负载串联时，流过它们的电流相等，对于负载是纯电阻的金属元件来说，其电阻率随温度的升高而增大，电阻会增大，在处理这些元件的实际功率等问题时，往往利用它们的I-U伏安特性曲线来求解，在I-U伏安特性曲线图中，作出垂直于电流轴的一条直线，称之为等电流线，将此等电流线进行移动，直到此线与I-U伏安特性曲线的交点之和满足题意所给的总电压，这样处理问题可以大大减少运算量，会事半功倍.【调研1】如图a所示，其中R两端电压U随通过该电阻的直流电流I的变化关系如图b所示．电源电动势为7.0V(内阻不计)．且R1=1000Ω，(不随温度变化)．若改变R2．使AB与BC间的电压相等，这时()A．R的阻值为1000ΩB．R的阻值为1333ΩC．通过R的电流约为2.0mAD.通过R的电流约为1.5mAR2RR2RR1ABC(a)U/V2143(b)02143I/mA解析：电源内阻不计，当AB与BC间的电压相等时，即BC间的电压为3.5V，则R和R1的电压之和为3.5V；在b图中作出定值电阻R1的图线(过原点的倾斜直线)，根据题意知流过R和R1的电流相等，在b图中作垂直于横轴的直线(I1)，如图c所示，它与两图线交点的纵坐标之和等于3.5V，此时电流约为1.5mA，R的电压约为2V，则R===1.333kΩ，所以B、D正确.U/V2U/V21430R1I12143I/mAU/V214302143I/mA(c)(d)【另解】A、B与B、C间的电压相等，有E=UAB+UBC，UAB=UBC，解得UBC=3.5V；而UBC=U+IR1，则U=UBC-IR1，将UBC=3.5V，Rl=1000Ω代入得U=3.5-1000I，在题给图像中作出函数关系U=3.5-1000I的图像如图d所示，两图线的交点对应的横纵坐标I=1.5mA，U=2V为公共解，由IR=U，得R==1.333kΩ，故B、D正确.【调研2】如图(a)所示为甲、乙两灯泡的I-U图像，根据图像，计算甲、乙两灯串联在电压为220V的电路中时实际发光的功率分别约为P甲=，P乙=.053005302520151010015020025050U/VI/10-2A甲乙05302520151010015020025050U/VI/10-2A甲乙(a)(b)解析：由于两个灯泡串联，两灯中的电流相等，两灯的电压之和等于220V，在题所给I-U图像中作出垂直于I轴的水平线，此线称为等电流线，将此线向上平移，直到与两图线的交点横坐标之和等于220V，由P=IU知交点坐标之积，即为两灯的实际功率，则由图(b)由图可以看出，两灯电压分别为U1=70V，U2=150V，电流I=18×10-2A，两灯实际发光功率可知P甲=I1U1=18×10-2×70=12.6W，P乙=I2U2=18×10-2×150=27W【调研3】如图所示，甲、乙两种电子元件的伏安特性曲线分别用图线OA和OP表示．设OA上任意点对应的电阻为R1，OP上某点P对应的电阻为R2，当把R1和R2串联接在6V的电压上，则有()0.10.10.20.30.4I/mAOAP1234U/VA．在相等的时间内流过甲、乙的电荷量之比为1：2B．R1=R2C．甲、乙的电压之比为1：2D．甲、乙的电功率之比为1：1解析：由题意知，甲、乙电子元件串联，其电流相等，由q=It，知在相等的时间内流过甲、乙的电荷量相等，A错误；由图可甲元件是定值电阻，R1==5kΩ，而乙电子元件的电阻随电压的增大而增大，流过甲、乙电子元件电流相等，由图线可知只有当电流为0.4mA(图像中的竖直线MN)时，甲、乙电压之和等于总电压6V，甲、乙电压分别为2V、4V，则有R2=Ω=10kΩ，B错误，C正确；其功率之比为1:2，D错误；0.10.10.20.30.4I/mAOAPMN1234U/V【调研4】二极管是一种半导体元件，电路符号为，其特点是具有单向导电性．某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究．据了解，该二极管允许通过的最大电流为50mA.(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的电阻挡来判断它的正负极：当红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断______

(填“左”或“右”)端为二极管的正极．(2)实验探究中他们可选器材如下：A．直流电源(电动势3

V，内阻不计)B．滑动变阻器(0～20

Ω)C．电压表(量程15

V、内阻约80

kΩ)D．电压表(量程3

V、内阻约50kΩ)E．电流表(量程0.6

A、内阻约1

Ω)F．电流表(量程50

mA、内阻约50

Ω)G．待测二极管H．导线、开关为了提高测量精度，电压表应选用________，电流表应选用________．(填序号字母)(3)实验中测量数据如下表，请在图坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线.电流电流(I/mA)电压(U/V)000.21.83.98.614.021.833.550.000.500.751.001.251.501.752.002.252.50001060504030201.01.52.02.53.00.5U/VI/mA(4)同学们将该二极管与阻值为10

Ω的定值电阻串联后接到电压恒为3

V的电源两端，则二极管导通时定值电阻的功率为________

W.解析：(1)当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，说明电阻大，加的是反向电压；当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，说明电阻较小，加的是正向电压，因为万用表黑表笔接电源正极，所以可判断左端为二极管的正极。（2）因为电源电动势3V，所以电压表选D；根据图表可看出通过二极管的最大电流为50mA，所以电流表选F.（3）伏安特性曲线如图所示，001060504030201.01.52.02.53.00.5U/VI/mA（4）在I-U图像中画出电阻