《电学图像问题》考点+训练.docx
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《电学图像问题》考点+训练
《电学图像问题》考点+训练
在物理中,常常用图像来反映物理量之间的关系或描述某个物理过程,通过图像可以直观、简洁的反映物理量之间的关系或物理过程,所以在中考中常常会出现电学物理图像问题。
电学图像以信息为载体,主要考查学生识别图像、从中提取信息的能力。
图像类考题在中考中一直占有重要的地位,由于不会分析、处理,造成失分很多。
1、U-I图像与I—U图像:
电阻两端的电压与流过电阻中的电流关系的图像:
图像类型
U—I图像
I—U图像
坐标意义
图像的纵坐标表示电阻两端的电压,横坐标表示通过该电阻的电流。
图像的纵坐标表示通过该电阻的电流,横坐标表示电阻两端的电压。
图像
图像意义
及阻值计算
当图像是一条过坐标原点直线时,表示定值电阻。
电阻大小等于图像上除原点以外的点的纵坐标和横坐标的比值。
R1的阻值可以通过任意对应的U、I坐标计算:
,或
,或
。
电阻大小等于图像上除原点以外的点的横坐标和纵坐标的比值。
R1的阻值可以通过任意对应的U、I坐标计算:
,或
,或
,或
。
当图像为一条曲线时,表示可变电阻,电阻随电压的增大而增大。
电阻值大小只能通过图像上点的纵坐标与横坐标的比值求得,不同的点,这个比值是不同的,即电阻不同。
当R2两端的电压U1=1V,通过R2的电流I2=0.4A,此时R2的阻值
;
当R2两端的电压U1=2V,通过R2的电流I2=0.5A,此时R2的阻值
。
电阻值大小只能通过图像上点的横坐标与纵坐标的比值求得,不同的点,这个比值是不同的,即电阻不同。
当R2两端的电压U1=1V,通过R2的电流I2=0.15A,此时R2的阻值
;
当R2两端的电压U1=2.5V,通过R2的电流I2=0.25A,此时R2的阻值
。
作用
(1)通过U-I或I-U图像可以求出每个电阻在任何一个时刻的电功率,电功率大小等于该电阻纵坐标电压值与对应横坐标电流值的乘积,即P=UI。
(2)R1、R2串联时,由于电流相等,通过图像可以读出某一电流值时,R1和R2两端的电压;R1、R2并联时,由于电压相等,通过图像可以读出某一电压值时,通过R1和R2的电流。
2、I—R图像:
根据欧姆定律
可知:
当电压一定的时候,电流与电阻成反比。
所以I-R图为反比例函数图像。
图像上每一点横纵坐标的乘积是个定值,即该电阻两端的电压值。
3、电学图像还有电压——电阻图像、电阻——温度图像、电阻——力图像、功率——电压图像、功率——时间图像等等,无论哪种图像,只要把握住坐标轴上的两个物理量,结合图像形状和相关物理知识就能从容的解决。
一、中考题型分析
中考中,电学图像问题是中考中常常出现的的考点,往往出现在填空题、选择题一般难度不大,属于中等题。
但是如果出现在计算题中,往往难度较大。
中考中常常学生的识图能力、分析图的能力、结合图像获取信息进行计算的能力,分值2-7左右。
二、典例精析
★考点一:
U—I图像或I—U图像:
◆典例一:
(2019•福建)如图为某种灯泡的电流I与电压U的关系图象。
若有6只这种灯泡串联接在电压为6V的电源上,通过灯泡的电流为A;若把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6V的电源上,总电流为1.5A,则该电阻的阻值为Ω。
◆典例二:
(2019·呼和浩特)用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器甲的电流与其两端电压关系图。
下列说法正确的是()
A.用电器甲电阻不变,大小为0.1Ω
B.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值10Ω
C.如果把这两个用电器串联接在6V的电源上,干路中的电流是0.43A
D.如果把这两个用电器并联接在4V的电源上,干路中的电流是0.65A
★考点二:
其他电学图像:
◆典例一:
(2019·昆明)如图甲所示的电路中,电源电压为9V保持不变,G为灵敏电流计,其内电阻为Rg保持不变:
R为热敏电阻,其电阻与温度的关系如图乙所示。
闭合开关,当热敏电阻所在的环境温度等于20℃时,电流计的示数是2mA。
则当电流计的示数是9mA时,热敏电阻的阻值是________Ω,它所在的环境温度是________℃。
◆典例二:
(2019•南充)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V3W字样,图乙是通过小灯泡的电功率随其两端电压变化的图象。
滑动变阻R1的最大值为40Ω,定值电阻R2=10Ω,当闭合S、S1、断开S2、P在中点时,R2的功率为0.9W,电源电压为______V,当闭合S、S2、断开S1、小灯泡功率为1.6W时,滑动变阻器连入电路中的阻值_______Ω。
1、(2019•安徽)如图为电阻A和B的I﹣U图象。
若将A、B串联接入某电源两端,则闭合开关后,它们两端的电压UA、UB之比是_____;若将A、B并联接入电源两端,闭合开关后,测得干路电流为0.6A,则电源电压是____V。
2、(2019•枣庄)在如图甲的电路中,电源电压保持不变,R为滑动变阻器,其规格为“20Ω1A”,闭合开关S,当滑片P从一端滑到另一端的过程中测到R的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示,则电源电压为 V,定值电阻R0的阻值为 Ω。
3、(2019•天津)如左图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图象如右图所示。
则电阻R1的阻值为______Ω;当变阻器滑片P处于a端时,电阻R2消耗的电功率为_____W。
4、(2019•威海)图甲是某新型电饭锅的简化电路图。
R0为15Ω的定值电阻,其阻值不受温度影响。
RT是热敏电阻,其阻值随温度的变化规律如图乙所示。
由图象可知,当RT的温度从30℃升高到130℃的过程中,电路总功率的变化规律是:
;当RT的温度达到100℃时,RT的功率为 W。
5、(2019•淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I-U图像;(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是()
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω。
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
6、(2019•达州)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω,电压表的量程为0~15V.电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。
则下列结果正确的是( )
A.电源电压为20V
B.R1的阻值为5Ω
C.为了保证电压表不被烧坏,滑动变阻器的阻值变化范围为4~30Ω
D.开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W
7、(2019•鄂州)某同学利用如图甲所示的电路进行探究,电源电压恒为9V,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图象。
则
(1)该同学探究的是___的关系;
(2)五次记录实验数据中,电压表的示数为多少?
滑动变阻器阻值变化范围是多少?
8、(2019•青岛)如图甲所示电路,电源电压U保持不变,R1和R2为定值电阻,R3为滑动变阻器。
开关S闭合、S1断开、S2置于a时,调节滑动变阻器,电压表V1的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅰ所示;开关S和S1闭合、S2置于b时,调节滑动变阻器,电压表V2的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅱ所示。
请画出该题的各个等效电路图。
求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)电源电压U和电阻R2的阻值。
9、(2019•咸宁)如图甲所示,电源电压为6V恒定不变,滑动变阻器的最大阻值是20Ω。
闭合开关,滑动变阻器消耗的电功率P与滑动变阻器接入电路的阻值R之间的关系如图乙所示。
(1)当滑动变阻器滑片从左端移至右端的过程中,电压表的示数___(选填“逐渐增大”“先增大后减小”或“逐渐减小”);
(2)结合图乙数据计算定值电阻R0的阻值;
(3)当滑动变阻器两次消耗的电功率都为0.8W时,对应滑动变阻器接入电路的阻值R1和R2分别多少?
10、(2019•德州)如图(a)所示电路,电源电压保持不变。
小灯泡L标有“4V0.5A”字样,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V,滑动变阻器R1的最大阻值20Ω。
只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器滑片P,得到电流表与电压表示数关系如图(b)所示。
求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)电源电压及定值电阻R2的阻值;
(3)只闭合开关S和S2,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L的I﹣U图象如图(c)所示,在保证各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围。
二、典例精析
★考点一:
U—I图像或I—U图像:
◆典例一:
(2019•福建)如图为某种灯泡的电流I与电压U的关系图象。
若有6只这种灯泡串联接在电压为6V的电源上,通过灯泡的电流为A;若把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6V的电源上,总电流为1.5A,则该电阻的阻值为Ω。
【答案】0.26。
【解析】6只灯泡串联接在电压为6V的电源上,由于串联电路电阻有分压作用,所以每个灯泡分得的电压相等,每个灯泡两端电压1V,由图像可知,此时通过灯泡的电流为0.2A;由于一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6V的电源上,灯泡两端电压为6V,从图像可读出此时通过灯泡的电流为0.5A,则通过定值电阻的电流为1.5A-0.5A=1A,根据欧姆定律可得
。
【考点】电学图像问题。
◆典例二:
(2019·呼和浩特)用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器甲的电流与其两端电压关系图。
下列说法正确的是()
A.用电器甲电阻不变,大小为0.1Ω
B.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值10Ω
C.如果把这两个用电器串联接在6V的电源上,干路中的电流是0.43A
D.如果把这两个用电器并联接在4V的电源上,干路中的电流是0.65A
【答案】D。
【解析】由图像可知,用电器甲电阻的I-U图像为过原点的倾斜直线,则用电器甲的电阻不变,由图像可知,当U甲=5V时通过的电流I甲=0.5A,由
可得,用电器甲的电阻
,A错误;由图像可知,当用电器乙可得的电压分别为1.5V、2.5V、4V、4.5V、5V时,对应的电流分别为0.05A、0.1A、0.25A、0.35A、0.5A,由
可得,对应的电阻分别为30Ω、25Ω、16Ω、12.9Ω、10Ω,所以,用电器乙的电阻随着电流增大而变小,B错误;如果把这两个用电器串联且电路中的电流为0.43A时,用电器甲电阻两端的电压U甲′=IR甲=0.43A×10Ω=4.3V,由图像可知,用电器乙两端的电压大于4.5V,则电源的电压大于4.3V+4.5V=8.8V,所以如果把这两个用电器串联接在6V的电源上,电路中的电流不可能是0.43A,C错误;因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,如果把这两个用电器并联接在4V的电源上时,它们两端的电压均为4V,由图像可知,通过两电阻的电流分别为I甲′=0.4A、I乙′=0.25A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流I′=I甲′+I乙′=0.4A+0.25A=0.65A,故D正确。
【考点】电学图像问题。
★考点二:
其他电学图像:
◆典例一:
(2019·昆明)如图甲所示的电路中,电源电压为9V保持不变,G为灵敏电流计,其内电阻为Rg保持不变:
R为热敏电阻,其电阻与温度的关系如图乙所示。
闭合开关,当热敏电阻所在的环境温度等于20℃时,电流计的示数是2mA。
则当电流计的示数是9mA时,热敏电阻的阻值是________Ω,它所在的环境温度是________℃。
【答案】500140。
【解析】由图象可知,20℃时热敏电阻的阻值R=4000Ω,由串联电路特点及欧姆定律得:
U=I1(R+Rg),即9.0V=0.002A×(4000Ω+Rg),解Rg=500Ω;当电流I2=9mA=0.009A时,由串联电路特点及欧姆定律得,U=I2(R′+Rg)即9.0V=0.009A×(R′+500Ω),解R′=500Ω;
由图象可知,此时热敏电阻的温度t=140℃。
【考点】电学图像问题。
◆典例二:
(2019•南充)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V3W字样,图乙是通过小灯泡的电功率随其两端电压变化的图象。
滑动变阻R1的最大值为40Ω,定值电阻R2=10Ω,当闭合S、S1、断开S2、P在中点时,R2的功率为0.9W,电源电压为______V,当闭合S、S2、断开S1、小灯泡功率为1.6W时,滑动变阻器连入电路中的阻值_______Ω。
【答案】912.5。
【解析】当闭合S、S1、断开S2时,滑动变阻器R1与定值电阻R2串联,P在中点时,R2的功率为0.9W,根据P=I2R2知,此时电路的电流
,根据
可得,电源电压U=I(R2+
R1)=0.3A×(10Ω+
×40Ω)=9V。
当闭合S、S2、断开S1时,滑动变阻器R1与小灯泡串联,根据图乙知,当小灯泡的电功率为1.6W时,小灯泡两端的电压为4V,根据P=UI知,此时电路的电流
,
根据串联电路电压的规律知,滑动变阻器两端的电压U2=U﹣UL=9V﹣4V=5V,则滑动变阻器连入电路中的阻值
。
【考点】电学图像问题。
1、(2019•安徽)如图为电阻A和B的I﹣U图象。
若将A、B串联接入某电源两端,则闭合开关后,它们两端的电压UA、UB之比是_____;若将A、B并联接入电源两端,闭合开关后,测得干路电流为0.6A,则电源电压是____V。
【答案】1:
22。
【解析】由图像可知,当UA=3V时,IA=0.6A,IB=0.3A,由
得,A的电阻
=5Ω;
;若将A、B串联接入某电源两端,根据串联电路的特点,导体两端的电压与电阻成正比,所以
;当将A、B两电阻并联后接在电源两端时,总电阻
,电源电压U=IR=0.6A×
Ω=2V。
【考点】电学图像问题。
2、(2019•枣庄)在如图甲的电路中,电源电压保持不变,R为滑动变阻器,其规格为“20Ω1A”,闭合开关S,当滑片P从一端滑到另一端的过程中测到R的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示,则电源电压为 V,定值电阻R0的阻值为 Ω。
【答案】1210。
【解析】由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,由图象可知,电路中的电流I小=0.4A,由欧姆定律得,电源的电压U=I小(R0+R)=0.4A×(20Ω+R0)……………………………①;
当滑动变阻器接入电路中的电阻最小为零时,电路中的电流最大,由图象可知,电路中的电流I大=1.2A,由欧姆定律得,电源的电压U=I大R0=1.2A×R0……………………………………②;
联立①②,解R0=10Ω,U=12V。
【考点】电学图像问题。
3、(2019•天津)如左图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图象如右图所示。
则电阻R1的阻值为______Ω;当变阻器滑片P处于a端时,电阻R2消耗的电功率为_____W。
【答案】100.1。
【解析】根据欧姆定律可知,电阻R1的阻值
;当变阻器滑片P处于a端时,滑动变阻器接入电阻最大,电流最小为0.1A,根据电功率P=UI,可得当变阻器滑片P处于a端时,电阻R1消耗的电功率为P1=1×0.1W=0.1W。
【考点】电学图像问题。
4、(2019•威海)图甲是某新型电饭锅的简化电路图。
R0为15Ω的定值电阻,其阻值不受温度影响。
RT是热敏电阻,其阻值随温度的变化规律如图乙所示。
由图象可知,当RT的温度从30℃升高到130℃的过程中,电路总功率的变化规律是:
;当RT的温度达到100℃时,RT的功率为 W。
【答案】先增大后减小640。
【解析】由图乙可知,随着温度的升高,热敏电阻RT的电阻先变小,到100℃电阻达到最小,然后随温度的升高电阻又逐渐增大,根据
,在总电压一定时,电路总功率先增大,后减小;由图象可知,当RT的温度达到100℃时,RT的阻值为40Ω,由图甲知,RT与R0串联,则温度100℃时,电饭锅的电流
,此时RT的功率为:
PT=I2RT=(4A)2×40Ω=640W。
【考点】电学图像问题。
5、(2019•淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I-U图像;(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是()
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω。
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
【答案】B。
【解析】由图(a)可知,当电阻甲、乙两端电压为2.5V时,通过两者的电流均为0.5A,则由
可知,电阻甲、乙的阻值相等,A正确;图(b)中,两电阻串联,由图(a)可知,当电路中的电流I=0.2A、U甲=1V、U乙=2V时,电压U为3V,此时乙的电阻
=10Ω,B错误;图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,当电压U=2V、I甲=0.4A、I乙=0.2A时,干路总电流为0.6A,C正确;图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小,D正确。
故选B。
【考点】电学图像问题。
6、(2019•达州)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω,电压表的量程为0~15V.电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。
则下列结果正确的是( )
A.电源电压为20V
B.R1的阻值为5Ω
C.为了保证电压表不被烧坏,滑动变阻器的阻值变化范围为4~30Ω
D.开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W
【答案】D。
【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压。
由图乙可知,当R2=10Ω时,U1=12V,当R2′=20Ω时U1′=8V,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流分别为:
,
,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电压保持不变,所以电源的电压U=I(R1+R2)=I′(R1+R2′),即
(R1+10Ω)=
(R1+20Ω),
解得:
R1=10Ω,B错误;电源的电压U=I(R1+R2)=
×(10Ω+10Ω)=24V,A错误;
当电压表的示数U1″=15V时,电路中的电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
此时电路中的电流
,此时滑动变阻器两端的电压U2小=U﹣U1″=24V﹣15V=9V,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值
,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电压表的示数最小,所以滑动变阻器接入电路中的阻值范围为6Ω~30Ω,C错误;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,则
,故D正确。
故选D。
【考点】电学图像问题。
7、(2019•鄂州)某同学利用如图甲所示的电路进行探究,电源电压恒为9V,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图象。
则
(1)该同学探究的是___的关系;
(2)五次记录实验数据中,电压表的示数为多少?
滑动变阻器阻值变化范围是多少?
【答案】
(1)电流与电阻
(2)5V4-20Ω。
【解析】
(1)由图乙可知,通过定值电阻的电流随其阻值的变化而变化,但电流和电阻的乘积不变,所以,该同学探究的是电流与电阻的关系;
(2)由图乙可知,五次记录实验数据中,Ux=IRx=1.0A×5Ω=……=0.2A×25Ω=5V,即电压表的示数为5V;当Rx=5Ω时电路中的电流I=1.0A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,由
可得,此时电路的总电阻:
,因串联电路中总电阻等于各分电压之和,所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R滑=R总-Rx=9Ω-5Ω=4Ω;当Rx′=25Ω时电路中的电流I′=0.2A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路的总电阻:
,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R滑′=R总′-Rx′=45Ω-25Ω=
20Ω,所以,滑动变阻器阻值变化范围是4Ω~20Ω。
【考点】电学图像问题。
8、(2019•青岛)如图甲所示电路,电源电压U保持不变,R1和R2为定值电阻,R3为滑动变阻器。
开关S闭合、S1断开、S2置于a时,调节滑动变阻器,电压表V1的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅰ所示;开关S和S1闭合、S2置于b时,调节滑动变阻器,电压表V2的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅱ所示。
请画出该题的各个等效电路图。
求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)电源电压U和电阻R2的阻值。
【答案】等效电路图见解析
(1)10Ω
(2)9V20Ω。
【解析】开关S闭合、S1断开,S2置于a时,R2被短路,R1与R3串联,V1表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,等效电路图如图1;开关S和S1闭合、S2置于b时,R1被短路,R2与R3串联,V2表测R3两端的电压,电流表测电路中的电流,等效电路图如图2:
(1)如图1,R1与R3串联,电流相等,电压表V1测量R1电压,由乙图Ⅰ得,当R1电流为0.1A时电压为1.0V,
;
(2)由图1、乙图得,当电流表示数为0.3A时对应电压U1′=I′R1=0.3A×10Ω=3V;
由图2、乙图分析可得,当电流为0.1A时,U=7V+0.1A×R2…………………………………
,
当电流为0.3A时,U=3V+0.3A×R2……………………………………………………………
,
联立
解得,U=9V,R2=20Ω。
【考点】电学图像问题。
9、(2019•咸宁)如图甲所示,电源电压为6V恒定不变,滑动变阻器的最大阻值是20Ω。
闭合开关,滑动变阻器消耗的电功率P与滑动变阻器接入电路的阻值R之间的关系如图乙所示。
(1)当滑动变阻器滑片从左端移至右端的过程中,电压表的示数___(选填“逐渐增大”“先增大后减小”或“逐渐减小”);
(2)结合图乙数据计算定值电阻R0的阻值;
(3)当滑动变阻器两次消耗的电功率都为0.8W时,对应滑动变阻器接入电路的阻值R1和R2分别多少?
【答案】
(1)逐渐增大
(2)10(3)520。
【解析】
(1)由电路图可知R与R0串联,电压表测滑动变阻器R两端电压,根据串联电路电压比等于电阻比,所以当滑片向右移动时,电阻R阻值增大,因此电压表示数逐渐增大;
(2)由图乙知,当R=10Ω时,功率P=0.9W,由公式
可知,此时的电流为
,电路总电阻为
,定值电阻R0的阻值R0=
R总-R=20Ω-10Ω=10Ω;
(3)当滑动变阻器两次消耗的电功率都为0.8W时,由公式
可得,
,带入数据得,
,可解得R=5Ω或20Ω。
【考点】电学图像问题。
10、(2019•德州)如图(a)所示电路,电源电压保持不变。
小灯泡L标有“4V0.5A”字样,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V,滑动变阻器R1的最大阻值20Ω。
只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器滑片P,得到电流表与电压表示数关系如图(b)所示。
求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)电源电压及定值电阻R2的阻值;
(3)只闭