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1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題系列之熱點(diǎn)專題突破 專題47 電源和電阻U-I圖像的比較學(xué)案
電源的U-I圖像
電阻的U-I圖像
圖形
物理
意義
電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系
電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系
截距
與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E,與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流
過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn),表示沒(méi)有電壓時(shí)電流為零
坐標(biāo)U、
I的乘積
表示電源的輸出功率
表示電阻消耗的功率
坐標(biāo)U、
I的比值
表示外電阻的大小,不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電阻大小不同
每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均等大,表示此電阻的大小
斜率
(絕對(duì)值)
電源內(nèi)阻r
電阻大小
聯(lián)系
在同
2、一坐標(biāo)系中,兩圖線交點(diǎn)坐標(biāo)(Un,In)表示用該電源與該電阻組成回路時(shí)的路端電壓和電路中的電流,即電阻兩端電壓及其電流;P=InUn表示此時(shí)電源的輸出功率,即此時(shí)電阻的實(shí)際功率
【解析】 題圖中,a圖線斜率的絕對(duì)值的倒數(shù)等于電源的內(nèi)阻,則電池組的內(nèi)阻是r== Ω=1 Ω,選項(xiàng)A正確;b圖線的斜率的倒數(shù)等于電阻R,則R== Ω=3 Ω,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由a圖線可知,電源的電動(dòng)勢(shì)為E=4 V,將該電阻接在該電池組的兩端,電池組的輸出功率將是P=2R=2×3 W=3 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;改變外電阻的阻值時(shí),該電池組的最大輸出功率為Pm== W=4 W,選項(xiàng)D正確。
【典例2】硅光電池是一種太陽(yáng)能電池,
3、具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn).如圖所示,圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I變化的關(guān)系圖象(電池電動(dòng)勢(shì)不變,內(nèi)阻不是定值),圖線b是某電阻R的UI圖象.在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 硅光電池的內(nèi)阻為8Ω
B. 硅光電池的總功率為0.4W
C. 硅光電池的內(nèi)阻消耗的熱功率為0.32W
D. 若將R換成阻值更大的電阻,硅光電池的輸出功率增大
【答案】AC
故選AC。
【跟蹤短訓(xùn)】
1.(多選)在如圖所示的U-I圖像中,直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線,直線Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂的U-I圖線。用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路,由圖
4、像可知( )
A.電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V,內(nèi)阻為0.5 Ω
B.電阻R的阻值為1 Ω
C.電源的輸出功率為4 W
D.電源的效率為50%
【答案】ABC
2.如圖所示,直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,在直線C為電阻R兩端的電壓與電流的關(guān)系圖象.電源a、b的電動(dòng)勢(shì)分別為Ea、Eb,內(nèi)阻分別為ra、rb,將電阻R分別接到a、b兩電源上,則( )
A. ,
B.
C. R接到電源上,電阻的發(fā)熱功率得電源的效率都較高
D. R接到電源上,電源的輸出功率較大,但電源效率較低
【答案】ABD
【解析】由閉合
5、電路歐姆定律可知,圖像與U軸的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢(shì),則A的電動(dòng)勢(shì)較大,圖像的斜率表示內(nèi)阻,則B電源的內(nèi)阻r較小,A電源的內(nèi)阻r較大,兩個(gè)電源的短路電流相同,故AB正確;電源的熱功率,由圖看出,R接到b電源上,電路中電流較小,b電源的內(nèi)阻r較小,所以電源的熱功率較低,C錯(cuò)誤;當(dāng)電阻R與電源組成閉合電路時(shí),電阻R的U–I圖線與電源的U–I圖線的交點(diǎn)表示電阻的工作狀態(tài),交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電壓,橫坐標(biāo)表示電流,兩者乘積表示電源的輸出功率,由圖看出,R接到a電源上,電壓與電流的乘積較大,電源的輸出功率較大,由上知,電源的效率較低,故D正確。
故選ABD
課后作業(yè)
1.如圖所示為兩個(gè)不同閉合電路中兩個(gè)不同電
6、源的U-I圖象,則下列判斷正確的是( ?。?
A. 電源電動(dòng)勢(shì)E1>E2 B. 電源電動(dòng)勢(shì)E1=E2
C. 電源內(nèi)阻r1>r2 D. 電源內(nèi)阻r1<r2
【答案】BD
【解析】
點(diǎn)睛:根據(jù)閉合電路歐姆定律,路端電壓U=E-Ir;U-I圖象中與U軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì),與I軸的交點(diǎn)表示短路電流,斜率表示內(nèi)阻.(坐標(biāo)軸交點(diǎn)為原點(diǎn))
2.如圖所示,是測(cè)定兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)中得到的電流和路端電壓圖線,則應(yīng)有( )
A. 當(dāng)時(shí),電源總功率
B. 當(dāng)時(shí),外電阻
C. 當(dāng)時(shí)
7、,電源輸出功率
D. 當(dāng)時(shí),電源內(nèi)部消耗的電功率
【答案】AC
3.某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系、電阻、的電壓與電流的關(guān)系如圖所示,用此電源和電阻、組成電路, 、可以同時(shí)接入電路,也可以單獨(dú)接入電路,為使電源輸出功率最大,可采用的接法是
A. 將單獨(dú)接到電源兩端
B. 將單獨(dú)接到電源兩端
C. 將、串聯(lián)后接到電源兩端
D. 將、并聯(lián)后接到電源兩端
【答案】A
【解析】電源圖像的縱截距表示電源電動(dòng)勢(shì),則;斜率為電源內(nèi)阻,則。
電阻圖像的斜率表示電阻,則, 。
電源輸出功率最大時(shí),內(nèi)外電路的電阻相等,則將單獨(dú)接到電源兩端時(shí),電源輸出功率最大。故A項(xiàng)正確。
點(diǎn)睛:電
8、源輸出功率,當(dāng)內(nèi)外電路的電阻相等,電源輸出功率最大。
4.如圖,直線A為電源的U-I圖線,直線B和C分別為電阻R1、R2的U-I圖線?,F(xiàn)用該電源分別與R1、R2組成閉合電路甲和乙。由圖像一定能確定的是
A. 電阻R1
9、源II單獨(dú)連接,則小燈泡的電阻之比為35:24
D. 若該小燈泡分別與電源I和電源II單獨(dú)連接,則電源I和電源II輸出功率之比為10:21
【答案】AD
故選AD.
6.如圖所示,直線a為電源的U-I圖線,直線b為電阻R的U-I圖線,用該電源和該電阻組成閉合電路時(shí),下列說(shuō)法中正確的為( ?。?
A. 電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V,其輸出功率為2 W,其效率為67%
B. 電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V,其輸出功率為4 W,其效率為33.3%
C. 電源的內(nèi)阻為0.5 Ω,其輸出功率為2 W,其效率為67%
D. 電源的內(nèi)阻為0.5 Ω,其輸出功率為4 W,其效率為67%
【答案】D
【
10、解析】圖線a縱截距等于電源的電動(dòng)勢(shì),斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻,
則由圖線a可知,電源的電動(dòng)勢(shì)為,內(nèi)阻;
兩圖線的交點(diǎn)表示該電源與電阻串聯(lián)時(shí)的工作,此時(shí)電路中電流為,電壓為,輸出功率為
電源的效率,故ABC錯(cuò)誤,D正確。
點(diǎn)睛:本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,要注意圖象中的交點(diǎn)為電阻及電源的工作狀態(tài)點(diǎn),則可以直接求出電源的輸出電壓及電流。
7.如圖所示,曲線C1、C2分別是純電阻直流電路中,內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線。由該圖可知下列說(shuō)法中正確的是( )
A.電源的電動(dòng)勢(shì)為8 V
B.電源的內(nèi)阻為1 Ω
C.電源輸出功率最大值為8 W
D.電源被短路時(shí),電源消
11、耗的最大功率可達(dá)16 W
【答案】BD
8.某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)系中,如圖中的a、b、c所示。則判斷正確的是( )
A. 在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C三點(diǎn),這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA=PB+PC
B. b、c線的交點(diǎn)與a、b線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之比一定為1:?2,縱坐標(biāo)之比一定為1:?4
C. 電源的最大輸出功率Pm=9W
D. 電源的電動(dòng)勢(shì)E=9V,內(nèi)電阻r=3Ω
【答案】AB
【解析】在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C三點(diǎn),因?yàn)橹绷麟娫吹目偣β实扔谳敵龉β屎碗娫磧?nèi)部的發(fā)熱功率的和,所以這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系,故A正確;當(dāng)內(nèi)