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电学图象类试题探秘
电学图象能直观、形象地反映电流与电压、电压与电阻等其中两个物理量之间的关系,能将一些用数学解析式、或文字无法表达、或表达不清的电学现象、过程、规律包含其中,它既是形象思维和抽象思维综合交融的载体,又是训练绘图、识图、分析、提升物理思维品质的有效手段。近年来以图象方式呈现的试题层出不穷,下面进行分类解析,希望同学们能从中受到启示。
一、判断型图象题
1.(湖北黄冈中考题)右图是新型节能应急台灯电路示意图,台灯充好电后,使用时可通过调节滑动变阻器接入电路的阻值R改变灯泡的亮度,假定电源电压、灯泡电阻不变,则灯泡两端电压U随R变化的图象是 ( )
解析:如图是一个由滑动变阻器和灯泡组成的串联电路,当变阻器的电阻增大时,根据串联电路中的电阻规律,电路中的总电阻随着增大,在电源电压一定的条件下,根据欧姆定律可知,电路中的总电流减小;在灯泡的电阻不变时,灯泡两端的电压随着电流的减小而减小。图中A、D首先排除;无论如何变化,灯泡两端都会有电压,故B也排除。
答案:C
方法指导:首先根据相关电学知识(串、并联电路中电流、电压、电阻规律,欧姆定律、电功率公式、焦耳定律等)进行定性或定量地分析欲求物理量;然后再根据图象进行分析判断。特别注意解题方法的运用,如例题中排除法的应用。
二、绘制类图象题
2.(重庆中考题)楠楠同学在资料上看到了一份材料,某大学物理系的同学再测定额定电压为2.5V小灯泡的电阻的实验中,得到部分U和I的数据如下表所示:
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
0.20
0.80
1.40
2.00
2.50
3.00
I/A
0.02
0.08
0.14
0.18
0.20
0.21
楠楠根据表中的数据,画出该小灯泡的电流跟电压变化的图象,于是设计了如图所示的坐标图。
①请你帮楠楠在坐标图中画出该小灯泡的电流跟电压变化的图象;
②从材料或图象中可知,该小灯泡的额定电流为 A,正常发光时的电阻为 Ω;
解析:①先弄清横轴和纵轴表示的物理量以及标度,然后在图象上对应地打点,最后用平滑的曲线连接。②通过图象中查找额定电压2.5V时对应的电流值,再根据欧姆定律的变形式R=U/I进行计算即可。
答案:①如图 ②0.20 12.5
方法指导:绘制图象时,首先根据实际问题灵活地建立坐标系,确定横轴表示什么物理量,纵轴表示什么物理量;再确定合适的标度表示物理量的大小;然后对应横轴和纵轴进行描点;最后用平滑的曲线将各点连接起来。
三、计算型图象题
3.(广西百色中考题)在“测量小灯泡的功率”的实验中,小明要测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率,通过实验得到这个小灯泡的U—I关系图象,如图所示。由图可知:小灯泡的额定功率P= W;当U=1.5V时,小灯泡的电阻R= Ω。
解析:如图,纵轴表示电压值,横轴表示电流值。当灯泡在额定电压2.5V下工作时,查找出对应的电流为0.25A,根据P=UI,将对应的电压、电流值代入计算可得到小灯泡的额定功率;当电压为1.5V时,同样,根据图象查找出对应的电流为0.2A,根据欧姆定律的变形式R=U/I,将数据代入计算可得电阻。
答案:0.625 7.5
4.(山东莱芜中考题)现有两个电路元件定值电阻R1和热敏电阻R2(电阻随温度改变而改变,且对温度很敏感),它们各自的电流与两端电压的关系如图甲所示。将这两个电路元件接入图乙所示的电路中,电源电压为6V。当电流表读数为70mA时,求:(1)定值电阻R1的阻值;(2)通过热敏电阻R2的电流;(3)R2的电阻;(4)电源的总功率。
分析:(1)欲求R1的阻值,在图象中反映R1的直线上随便取一点,取出对应的横轴和纵轴上的电压和电流值,利用R=U/I计算即可;(2)因为是并联电路,题中告之了总电流,只要算出通过定值电阻上的电流,即可利用并联电路中电流规律得到通过热敏电阻的电流;而通过定值电阻上的电流可通过对应的6V时的电压和对应的电阻确定;(3)热敏电阻的值可用(1)中的方法求得;(4)总功率直接利用公式可以算得。
解:(1)(在图象中任意取点,进行计算)
查图象得,当R1两端的电压U1=2V时,通过R1的电流I1=20mA=0.02A
则定值电阻R1的阻值:
(2)通过R1的电流:
通过R2的电流:
(3)查R2的I-U关系图象得,当通过R2的电流=10mA时,U2=4V
此时R2的阻值:
(4)电路中的总电流:I=70mA=0.07A
电源的总功率:
方法指导:解题的关键是弄清横轴、纵轴表示什么样的物理量,然后