高考物理一輪復習課件：恒定電流中的圖像問題

《浙江省高中物理學業(yè)水平考試暨高考選考科目考試說明》能力考核要求的第五點應用數(shù)學能力中提出：能根據(jù)具體問題列出物理量之間的關系式，進行推導和求解，并根據(jù)結果得出物理結論；必要時能運用幾何圖形、函數(shù)圖象進行表達和分析。可見，新高考認為運用圖象解決問題的能力是物理學十分重要的學科素養(yǎng)之一。恒定電流中的圖像問題德清縣高級中學方國民例1.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，小燈泡額定電壓為2.5V、電流為0.3A。

（3）正確測量獲得的伏安特性曲線如圖所示，當電壓大于U0之后，小燈泡的伏安特性曲線接近為傾斜的直線，說明小燈泡電阻隨電壓增大而

(填“變大”、“變小”或“不變”)。問題：誰的I-U圖象？變大I2I1U2U1為什么我們計算電阻時會想到？

一、導體的伏安特性I-U圖線（或U-I圖線）原理：部分電路的歐姆定律

變形后，得

IU0

小結：由導體的I-U圖線可以直接獲得加在導體兩端的電壓和流過的電流的數(shù)值，并根據(jù)電阻定義式計算導體的電阻（或求功率）。例2某校課外研究小組成員想了解一下玩具電動機的工作性能。用如圖所示的電路進行實驗，得到如右圖所示U-I圖象，已知當兩端的電壓達到0.3V以上時，電動機正常轉動。（2）當電壓為0.3V時，該電動機的線圈電阻約為

Ω問：誰的I-U圖象？1.54?0.67（1）當電壓為0.2V時，該電動機的線圈電阻約為

Ω8.57？0.67？二、電動機的I-U圖象1.電動機不轉時：電能2.電動機轉動時：熱能UIt=I2Rt

U=IR電能熱能機械能（非純電阻）UIt=I2Rt+E機U>IR

（純電阻）例2某校課外研究小組成員想了解一下玩具電動機的工作性能。用如圖所示的電路，進行實驗，得到如右圖所示U-I圖象，已知兩端的電壓達到0.3V以上時，電動機正常轉動。（2）當電壓為0.3V時，該電動機的線圈電阻約為

Ω0.67（1）當電壓為0.2V時，該電動機的線圈電阻約為

Ω0.67小結：電動機不轉時，其電阻可以由電阻定義式求得；而當電動機正常工作時，則需要從能量守恒觀點加以分析，此時

例3

在電學探究實驗課中，某組同學在實驗室利用如圖甲所示的電路圖連接好電路，并用于測定定值電阻R0、電源的電動勢E和內電阻r．調節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一同學記錄了電流表A和電壓表V2

的測量數(shù)據(jù)．根據(jù)所得數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U-I直線，則有（）

A．圖象中的圖線乙是電壓表V1的測量值所對應的圖線B．由圖象可以得出電源電動勢和內阻分別是E=1.50V，r=1.0ΩC．當該電源只給定值電阻R0供電時，R0消耗的功率為0.75WD．圖象中兩直線的交點表示在本電路中該電源的效率達到最大值B問：圖線甲是誰的U-I圖象？三、電源的特征圖線U-I圖象原理：閉合電路歐姆定律

（外電路為純電阻）變形后，得

UIE0I短

或Δ

利用U-I圖象解決問題時的注意事項：1.弄清楚研究對象（電阻、電動機、電源等）2.根據(jù)相應原理，列出函數(shù)關系式求解。例4（多選）某同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標上，如圖中的a、b、c所示，以下判斷正確的是（）

A．直線a表示電源的總功率PE-—I圖線

B．曲線c表示電源的輸出功率PR—I圖線

C．電源的電動勢E=4

V，內電阻r=1Ω

D．當電流為0.5A時，外電路的電阻為6Ω

四、電源功率的有關圖象電源總功率電源熱功率

電源輸出功率

③當R＜r時，隨著R的增大輸出功率越來越大。PI0PrI0

②當R＞r時，隨著R的增大輸出功率越來越小0RrPm例4（多選）

某同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標上，如圖中的a、b、c所示，以下判斷正確的是（）

A．直線a表示電源的總功率PE-—I圖線

B．曲線c表示電源的輸出功率PR—I圖線

C．電源的電動勢E=4

V，內電阻r=1Ω

D．當電流為0.5A時，外電路的電阻為6Ω

AD問題：怎么理解b圖線？電源輸出功率：

（純電阻、非純電阻電路都適用）圖線是一條拋物線練習將一電源僅與一電阻箱連接成閉合回路，測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的關系圖線如圖所示，由此可知（）A、電源最大輸出功率可能大于45wB、電源內阻一定等于5ΩC、電源電動勢為45VD、電阻箱所消耗的功率P最大時，電源效率大于50%B本題電阻箱的功率即是電源的輸出功率，同時也可看成是可變電阻的功率，電阻的功率有哪些類型，該怎么求？五、電阻的功率有關圖象1.定值電阻2.可變電阻PI0

0Rr’Pm例5

如圖所示，電源的電動勢為6V，內阻為1Ω，定值電阻R1=2Ω，滑動變阻器R2全電阻為2Ω，當閉合開關后，下列說法錯誤的是（）A、當R2為1Ω時，R1消耗的功率最大B、通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為4.8V，最小值為4VC、R2的阻值越小，R1消耗的功率越大D、當R2阻值為2Ω時，R2消耗的功率最大A定值電阻，看電流可變電阻定值電阻，看電流當R2=r’=R1+r=3Ω時，P2取最大0Rr’Pm課堂小結解決恒定電流中的圖象問題的一般步驟：1.看清楚是哪個研究對象的圖象；（純電阻、電動機、電源等）2.看清楚橫軸和縱軸表示什么物理量；（U、I、P等）3.找到兩物理量之間的聯(lián)系；（函數(shù)關系式）4.結合圖線和函數(shù)關系式得出結論。

思考如圖所示，電源電動勢E＝8V，內阻r＝2Ω，R0＝1Ω，直流電動機內阻R0′＝1Ω，當調節(jié)滑動變阻器R1時可使甲電路輸出功率最大，調節(jié)R2時可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作(額