初中物理尖子生自主招生培优讲义版块17 电功率 专题17-3 图像问题 （学生版）

页专题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＝eq\f(U,I)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6V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0.3AC、小灯泡的额定功率是1.5WD、电压为4V时小灯泡的电阻是0.2Ω【答案【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6V时，通过小灯泡的额定电流是0.25A，小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝6V×0.25A＝1.5W；当小灯泡两端电压为4V时，通过小灯泡的电流为0.2A，由I＝eq\f(U,R)变形可知此时小灯泡的电阻：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(4V,0.2A)＝20Ω。【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、如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。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。【【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12V时，通过灯泡的电流I=2.0A，所以小灯泡的额定功率为P额=U额I=12V×2.0A=24W；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=12V；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=3V，I=1.0A，则3V+1.0A×R=12V，解得R=9Ω。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60Ω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0.1A时，传感器的电阻为多少？（2）求P1的值。（3）求R0的阻值。【【答案】（1）60Ω；（2）0.6W；（3）15Ω.【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60Ω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0.1A，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60Ω。(2)当I＝0.1A时，P1的值：P1＝I2R＝(0.1A)2×60Ω＝0.6W。(3)当电路中的电流I＝0.1A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以由公式I＝eq\f(U,R)变形可得电源的电压：U＝I(R0＋R)＝0.1A×(R0＋60Ω)；当R＝0Ω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′＝0.5A，则电源的电压：U＝I′R0＝0.5A×R0。因电源的电压不变，所以0.1A×(R0＋60Ω)＝0.5A×R0，解得：R0＝15Ω。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．【【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、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8V的电源上，下列说法正确的是()A．灯泡的电阻是10ΩB．灯泡两端的电压是8VC．电路中的电流是1.5AD．电路消耗的总功率是4W2、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6V的电源两端，则下列判断正确的是()A．电路中的电流为0.24AB．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∶1D．通电2min，灯泡消耗的电能是180J3、标有“6V4.8W”的小灯泡L和标有“6V3.6W”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12VB.小灯泡的灯丝电阻与电压、电流有关C.电源电压减小2V，电流表示数为0.5AD.电源电压减小2V，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4.5V的电路中(如图乙)，闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，下列说法正确的是()甲乙A.电流表的示数为0.2AB.电路消耗的总功率为1.35WC.滑动变阻器R接入电路中的电阻为15ΩD.10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J5、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5V开始减小，电流表的示数从0.3A开始增大．下列结论正确的是()A.电源的电压为5VB.小灯泡的最大功率为0.3WC.滑动变阻器的最大阻值为20ΩD.整个电路的最小功率是1.8W7、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3V，R1阻值为1.8ΩB.电路消耗的最小功率为0.2WC.当RP总阻值的eq\f(3,5)接入电路时，它与定值电阻消耗的功率之比为6∶5D.当电流为0.4A时，R1与RP连入电路的阻值之比为1∶28、如图甲所示电路的电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，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0.4A时，小灯泡的电阻是25ΩC.电压表示数为2.5V时，小灯泡的功率是1.25WD.小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率是0.25W9、额定电压均为6V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∶1C.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为3∶2D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1∶310、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ⅠB.R1和ⅢC.R2和ⅠD.R2和Ⅲ11、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＝8Ω，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2Ω和8Ω时电功率相同，则以下说法正确的有()①定值电阻R2＝4Ω；②电源的电压为6V；③电压表的最大示数为4.5V；④滑动变阻器的最大电功率为2.25W甲乙A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④12、（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14VB．R2的最大阻值是30ΩC．滑片P由a向b恰好移动三分之一长度时R1的电功率为1.25WD．滑片P在a端时，2分钟内R2消耗的电能是144J二、填空题1、如图甲所示电路中，电源电压12V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2.5V的小灯泡接入电源电压为4.5V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“2.5V”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6V．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220V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____