方法07等電流線法-高考物理電學(xué)十大方法精講

方法07等電流線法兩個負(fù)載串聯(lián)時，流過它們的電流相等，對于負(fù)載是純電阻的金屬元件來說，其電阻率隨溫度的升高而增大，電阻會增大，在處理這些元件的實際功率等問題時，往往利用它們的I-U伏安特性曲線來求解，在I-U伏安特性曲線圖中，作出垂直于電流軸的一條直線，稱之為等電流線，將此等電流線進(jìn)行移動，直到此線與I-U伏安特性曲線的交點之和滿足題意所給的總電壓，這樣處理問題可以大大減少運(yùn)算量，會事半功倍.【調(diào)研1】如圖a所示，其中R兩端電壓U隨通過該電阻的直流電流I的變化關(guān)系如圖b所示．電源電動勢為7.0V(內(nèi)阻不計)．且R1=1000Ω，(不隨溫度變化)．若改變R2．使AB與BC間的電壓相等，這時()A．R的阻值為1000ΩB．R的阻值為1333ΩC．通過R的電流約為2.0mAD.通過R的電流約為1.5mAR2RR2RR1ABC(a)U/V2143(b)02143I/mA解析：電源內(nèi)阻不計，當(dāng)AB與BC間的電壓相等時，即BC間的電壓為3.5V，則R和R1的電壓之和為3.5V；在b圖中作出定值電阻R1的圖線(過原點的傾斜直線)，根據(jù)題意知流過R和R1的電流相等，在b圖中作垂直于橫軸的直線(I1)，如圖c所示，它與兩圖線交點的縱坐標(biāo)之和等于3.5V，此時電流約為1.5mA，R的電壓約為2V，則R===1.333kΩ，所以B、D正確.U/V2U/V21430R1I12143I/mAU/V214302143I/mA(c)(d)【另解】A、B與B、C間的電壓相等，有E=UAB+UBC，UAB=UBC，解得UBC=3.5V；而UBC=U+IR1，則U=UBC-IR1，將UBC=3.5V，Rl=1000Ω代入得U=3.5-1000I，在題給圖像中作出函數(shù)關(guān)系U=3.5-1000I的圖像如圖d所示，兩圖線的交點對應(yīng)的橫縱坐標(biāo)I=1.5mA，U=2V為公共解，由IR=U，得R==1.333kΩ，故B、D正確.【調(diào)研2】如圖(a)所示為甲、乙兩燈泡的I-U圖像，根據(jù)圖像，計算甲、乙兩燈串聯(lián)在電壓為220V的電路中時實際發(fā)光的功率分別約為P甲=，P乙=.053005302520151010015020025050U/VI/10-2A甲乙05302520151010015020025050U/VI/10-2A甲乙(a)(b)解析：由于兩個燈泡串聯(lián)，兩燈中的電流相等，兩燈的電壓之和等于220V，在題所給I-U圖像中作出垂直于I軸的水平線，此線稱為等電流線，將此線向上平移，直到與兩圖線的交點橫坐標(biāo)之和等于220V，由P=IU知交點坐標(biāo)之積，即為兩燈的實際功率，則由圖(b)由圖可以看出，兩燈電壓分別為U1=70V，U2=150V，電流I=18×10-2A，兩燈實際發(fā)光功率可知P甲=I1U1=18×10-2×70=12.6W，P乙=I2U2=18×10-2×150=27W【調(diào)研3】如圖所示，甲、乙兩種電子元件的伏安特性曲線分別用圖線OA和OP表示．設(shè)OA上任意點對應(yīng)的電阻為R1，OP上某點P對應(yīng)的電阻為R2，當(dāng)把R1和R2串聯(lián)接在6V的電壓上，則有()0.10.10.20.30.4I/mAOAP1234U/VA．在相等的時間內(nèi)流過甲、乙的電荷量之比為1：2B．R1=R2C．甲、乙的電壓之比為1：2D．甲、乙的電功率之比為1：1解析：由題意知，甲、乙電子元件串聯(lián)，其電流相等，由q=It，知在相等的時間內(nèi)流過甲、乙的電荷量相等，A錯誤；由圖可甲元件是定值電阻，R1==5kΩ，而乙電子元件的電阻隨電壓的增大而增大，流過甲、乙電子元件電流相等，由圖線可知只有當(dāng)電流為0.4mA(圖像中的豎直線MN)時，甲、乙電壓之和等于總電壓6V，甲、乙電壓分別為2V、4V，則有R2=Ω=10kΩ，B錯誤，C正確；其功率之比為1:2，D錯誤；0.10.10.20.30.4I/mAOAPMN1234U/V【調(diào)研4】二極管是一種半導(dǎo)體元件，電路符號為，其特點是具有單向?qū)щ娦裕硨嶒炐〗M要對一只二極管正向接入電路時的伏安特性曲線進(jìn)行測繪探究．據(jù)了解，該二極管允許通過的最大電流為50mA.(1)該二極管外殼的標(biāo)識模糊了，同學(xué)們首先用多用電表的電阻擋來判斷它的正負(fù)極：當(dāng)紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時，發(fā)現(xiàn)指針的偏角比較小，當(dāng)交換表筆再次測量時，發(fā)現(xiàn)指針有很大偏轉(zhuǎn)，由此可判斷______

(填“左”或“右”)端為二極管的正極．(2)實驗探究中他們可選器材如下：A．直流電源(電動勢3

V，內(nèi)阻不計)B．滑動變阻器(0～20

Ω)C．電壓表(量程15

V、內(nèi)阻約80

kΩ)D．電壓表(量程3

V、內(nèi)阻約50kΩ)E．電流表(量程0.6

A、內(nèi)阻約1

Ω)F．電流表(量程50

mA、內(nèi)阻約50

Ω)G．待測二極管H．導(dǎo)線、開關(guān)為了提高測量精度，電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________．(填序號字母)(3)實驗中測量數(shù)據(jù)如下表，請在圖坐標(biāo)紙上畫出該二極管的伏安特性曲線.電流電流(I/mA)電壓(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)同學(xué)們將該二極管與阻值為10

Ω的定值電阻串聯(lián)后接到電壓恒為3

V的電源兩端，則二極管導(dǎo)通時定值電阻的功率為________

W.解析：(1)當(dāng)將紅表筆接觸二極管的左端、黑表筆接觸二極管的右端時，發(fā)現(xiàn)指針的偏角比較小，說明電阻大，加的是反向電壓；當(dāng)交換表筆再次測量時，發(fā)現(xiàn)指針有很大偏轉(zhuǎn)，說明電阻較小，加的是正向電壓，因為萬用表黑表筆接電源正極，所以可判斷左端為二極管的正極。（2）因為電源電動勢3V，所以電壓表選D；根據(jù)圖表可看出通過二極管的最大電流為50mA，所以電流表選F.（3）伏安特性曲線如圖所示，001060504030201.01.52.02.53.00.5U/VI/mA（4）在I-U圖像中畫出電阻