内容正文:
专题3 电表变化量与动态图像问题
知识提要
1、 电表变化量问题
2、 动态图像问题
知识点1:电表变化量问题
(1)定值电阻与滑动变阻器串联的电路中,电源电压保持不变,当滑片移动时,设电路中电流变化量为△I;
(2)定值电阻的电压变化量设为△U1,则△U1=△I R1, 即定值电阻的电压变化量与电流变化量之比等于其自身阻值;即
(3)滑动变阻器的电压变化量设为△U2 变,由于电源电压不变,△U2=△U1,即滑动变阻器的电压变化量与电流变化量之比等于与之串联的定值电阻的阻值。
(4)如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关,滑动变阻器滑片由一个位置移动到另一位置,电流表A 的示数由I→I',电压表V₁ 的示数由U₁ →U₁', 电压表V₂的示数由U₂ →U₂', 则
(5)串联电阻中有多个定值电阻和一个滑动变阻器类型的ΔU、ΔI与R的关系,可采用等效法来理解。
如图所示,可将R2、R3等效成一个滑动变阻器,其两端电压的变化量ΔU2和定值电阻R1两端电压的变化量ΔU1相等,则:
试卷第1页,共3页
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(6)如图所示,可将R1、R2等效成一个定值电阻,其两端电压变化量ΔU1和滑动变阻器R3两端电压的变化量ΔU2相等,即:
(7)如图所示,可将R1、R滑等效成一个滑动变阻器,其两端电压的变化量ΔU1和定值电阻R2两端电压的变化量ΔUR2相等,有:
又可将R2、R滑等效成一个滑动变阻器,其两端电压的变化量ΔU2和定值电阻R1两端电压的变化量ΔU1相等,有:
例1
如图所示,电源两端电压不变,电阻R1的阻值为2Ω。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表V1的示数为4V,电压表V2的示数为10V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时,电压表V1的示数为8V,电压表V2的示数为11V。则电阻R2的阻值是( )
A.8Ω B.2.5Ω C.2Ω D.无法计算
2
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例2(多选)
在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,四个电表的示数都发生了变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,电阻R1、R2、R3消耗的电功率分别用P1、P2、P3表示,下列选项正确的是( )
A.不变,不变
B.变大,变大
C.变大,不变
D.滑动变阻器的滑片P向下滑动时,P1变大,P2变小,P3变大
变式2-1
在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,四个电表的示数都发生了变化,电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列选项正确的是( )
A.不变 不变
B.变大 变大
C.变大 不变
D.ΔU2=ΔU1+ΔU3
例3
如图所示,电源两端电压不变,小灯泡L的规格为“10V 20W”(不考虑灯丝电阻受温度的影响),闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表V1的示数为10V,电压表V2的示数为4V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时(B点位于滑动变阻器的最右端),电压表V1的示数为11V,电压表V2的示数为8V。则小灯泡正常工作时的电流为 _____A,电阻R的阻值为 _______Ω,开关S闭合后电路消耗功率的最小值为 ________W。
变式3-1
如图所示,电源两端电压不变,电阻的阻值为5Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表的示数为10V,电压表的示数为4V。当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,电压表的示数为11V,电压表的示数为8V,则电阻的阻值是___________Ω;电源电压为___________V,电路消耗功率的最小值为___________W。
例4
如图a所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图象如图b所示,根据图象的信息可知:___________(选填“甲”或“乙”)是电压表V1示数变化的图象,电源电压为 ___________V,电阻R1的阻值为 ___________Ω。
例5
如图所示,电源两端电压不变,电阻R1阻值为2Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表V1的示数为4V,电压表V2示数为10V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时,电压表V1的示数为8V,电压表V2的示数为11V,求:
(1)电源电压是多少伏?
(2)电阻R2的阻值是多少欧姆?
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知识点2:动态图像问题
1.图线辨别(上定下滑)
①由可知,当R1一定时,I与U1成正比, 即图线B是描述定值电阻R1 的。
②由可知,当电源电压U和R1一定时,I与U2成一次函数关系,斜率k为负值,即图线 A 是描述滑动变阻器R2的。
2.常见物理量的求解方法
①定值电阻R1 的阻值
a.利用图线B中任何一点的坐标,代入求解。
b.若图像中只有图线 A,可代入任意两点,利用总电压不变列方程求解。
c.利用。
②电源电压
a.图线B中电压的最大值(滑变阻值为0,定值电阻单独工作)。
b.取任一状态(即电流相等时),两个电压之和。
c.图线A的延长线与电压轴的交点。
③滑动变阻器的最大值(电路中电流最小)
a.利用图线A的右端点,代入求解。
b.利用图线B的左端点,结合电源电压求解。
④涉及物理量R2的图像:找特殊点(比如滑片取0或最大值),画出等效电路图求解。
类型1.单线向上“冲天”——定值电阻R
①定值电阻R:(de段上任意点对应的U与I的比值皆可)
②电源电压:Ue
③滑动变阻器最大值:
例6
如图甲所示的电路中,电源电压为6V,R1为定值电阻,开关S闭合后,将滑动变阻器R2的滑片移动时,电流表与电压表示数关系如图乙所示,则R1=______Ω,R2的最大阻值为_______Ω。
变式6-1
图甲是“探究电流和电压的关系”的实验装置,电源电压为3V。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最______端;
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片时,两块电表示数均没有变化,则电路故障可能是定值电阻________;
(3)排除故障后,正确连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,将测得的数据绘制成U-I图象,如图乙所示,分析图象可以得出:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成_______;滑动变阻器的最大阻值至少为_______Ω。
类型2.单线向下“入地”——滑动变阻器
①滑动变阻器最大值:
②定值电阻R:
③电源电压:U=IeR
例7
如图甲所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数的关系如图乙所示,则电源电压为_______V,滑动变阻器的最大阻值为_______Ω。
变式7-1
如图甲所示,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器R2,电压表V的示数与电流表A的示数之间的关系图像如图乙所示。R2的滑片P移动过程中,下列说法正确的是( )
A.若滑片P向右移,电压表V1示数变大
B.两个电压表示数变化量不一定相等
C.当R2接入电路的阻值为10Ω时,两电压表示数都为3V
D.当电压表V1示数为1V时,R2接入电路的阻值为40Ω
变式7-2
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50Ω。开关S闭合,滑片从右端滑动到左端的过程中,电压表的示数U和电流表的示数I的关系图像如图乙所示。下列说法不正确的是( )
A.电源电压为6V
B.定值电阻R1的阻值为10Ω
C.图乙中电流I0的值为0.1A
D.当滑动变阻器R2为20Ω时,电流表的示数为0.3A
类型3.“上天、入地”双线混合
ab:定值电阻 cd:滑动变阻器
①定值电阻R:
②滑动变阻器最大值:
③电源电压:Ue:U=U2+U3=U1
例8
如图甲所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图像如图乙所示,根据图像信息:_______(选填“甲”或“乙”)是电压表V1示数变化的图像,电源电压为_______V,电阻R1=_______Ω,R2的最大阻值为_______Ω。
变式8-1
在如图甲所示电路中,电源电压保持不变,R0、R2为定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P从最右端至最左端过程中,两电压表示数随电路中电流的变化的图线如图乙所示,根据图像的信息可知,电阻R0的阻值为_______Ω,电源电压为_______V。
变式8-2(多选)
图甲是探究欧姆定律的实验电路,电 源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻;图 乙中的a、b分别是将滑动变阻器R1的滑片从最左 端移动到最右端的过程中,电流表A的示数随两电 压表V1、V2的示数变化关系图像。下列说法中正确的是( )
A.图线a是电流表A的示数随电压表V1的示 数变化关系图像
B.当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置
C.电源电压是6V
D.定值电阻阻值是10Ω
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专题3 电表变化量与动态图像问题
知识提要
1、 电表变化量问题
2、 动态图像问题
知识点1:电表变化量问题
(1)定值电阻与滑动变阻器串联的电路中,电源电压保持不变,当滑片移动时,设电路中电流变化量为△I;
(2)定值电阻的电压变化量设为△U1,则△U1=△I R1, 即定值电阻的电压变化量与电流变化量之比等于其自身阻值;即
(3)滑动变阻器的电压变化量设为△U2 变,由于电源电压不变,△U2=△U1,即滑动变阻器的电压变化量与电流变化量之比等于与之串联的定值电阻的阻值。
(4)如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关,滑动变阻器滑片由一个位置移动到另一位置,电流表A 的示数由I→I',电压表V₁ 的示数由U₁ →U₁', 电压表V₂的示数由U₂ →U₂', 则
(5)串联电阻中有多个定值电阻和一个滑动变阻器类型的ΔU、ΔI与R的关系,可采用等效法来理解。
如图所示,可将R2、R3等效成一个滑动变阻器,其两端电压的变化量ΔU2和定值电阻R1两端电压的变化量ΔU1相等,则:
试卷第1页,共3页
1
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(6)如图所示,可将R1、R2等效成一个定值电阻,其两端电压变化量ΔU1和滑动变阻器R3两端电压的变化量ΔU2相等,即:
(7)如图所示,可将R1、R滑等效成一个滑动变阻器,其两端电压的变化量ΔU1和定值电阻R2两端电压的变化量ΔUR2相等,有:
又可将R2、R滑等效成一个滑动变阻器,其两端电压的变化量ΔU2和定值电阻R1两端电压的变化量ΔU1相等,有:
例1
如图所示,电源两端电压不变,电阻R1的阻值为2Ω。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表V1的示数为4V,电压表V2的示数为10V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时,电压表V1的示数为8V,电压表V2的示数为11V。则电阻R2的阻值是(A )
A.8Ω B.2.5Ω C.2Ω D.无法计算
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例2(多选)
在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,四个电表的示数都发生了变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,电阻R1、R2、R3消耗的电功率分别用P1、P2、P3表示,下列选项正确的是( AC )
A.不变,不变
B.变大,变大
C.变大,不变
D.滑动变阻器的滑片P向下滑动时,P1变大,P2变小,P3变大
变式2-1
在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,四个电表的示数都发生了变化,电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列选项正确的是( AC )
A.不变 不变
B.变大 变大
C.变大 不变
D.ΔU2=ΔU1+ΔU3
例3
如图所示,电源两端电压不变,小灯泡L的规格为“10V 20W”(不考虑灯丝电阻受温度的影响),闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表V1的示数为10V,电压表V2的示数为4V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时(B点位于滑动变阻器的最右端),电压表V1的示数为11V,电压表V2的示数为8V。则小灯泡正常工作时的电流为 _2___A,电阻R的阻值为 ___20____Ω,开关S闭合后电路消耗功率的最小值为 __2.4______W。
变式3-1
如图所示,电源两端电压不变,电阻的阻值为5Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表的示数为10V,电压表的示数为4V。当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,电压表的示数为11V,电压表的示数为8V,则电阻的阻值是_____20______Ω;电源电压为___12_______V,电路消耗功率的最小值为____2.4_______W。
例4
如图a所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图象如图b所示,根据图象的信息可知:_____甲______(选填“甲”或“乙”)是电压表V1示数变化的图象,电源电压为 ____6_______V,电阻R1的阻值为 ____20_______Ω。
例5
如图所示,电源两端电压不变,电阻R1阻值为2Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P位于A点时,电压表V1的示数为4V,电压表V2示数为10V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时,电压表V1的示数为8V,电压表V2的示数为11V,求:
(1)电源电压是多少伏?
(2)电阻R2的阻值是多少欧姆?
答案:12V ,8Ω
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知识点2:动态图像问题
1.图线辨别(上定下滑)
①由可知,当R1一定时,I与U1成正比, 即图线B是描述定值电阻R1 的。
②由可知,当电源电压U和R1一定时,I与U2成一次函数关系,斜率k为负值,即图线 A 是描述滑动变阻器R2的。
2.常见物理量的求解方法
①定值电阻R1 的阻值
a.利用图线B中任何一点的坐标,代入求解。
b.若图像中只有图线 A,可代入任意两点,利用总电压不变列方程求解。
c.利用。
②电源电压
a.图线B中电压的最大值(滑变阻值为0,定值电阻单独工作)。
b.取任一状态(即电流相等时),两个电压之和。
c.图线A的延长线与电压轴的交点。
③滑动变阻器的最大值(电路中电流最小)
a.利用图线A的右端点,代入求解。
b.利用图线B的左端点,结合电源电压求解。
④涉及物理量R2的图像:找特殊点(比如滑片取0或最大值),画出等效电路图求解。
类型1.单线向上“冲天”——定值电阻R
①定值电阻R:(de段上任意点对应的U与I的比值皆可)
②电源电压:Ue
③滑动变阻器最大值:
例6
如图甲所示的电路中,电源电压为6V,R1为定值电阻,开关S闭合后,将滑动变阻器R2的滑片移动时,电流表与电压表示数关系如图乙所示,则R1=__20____Ω,R2的最大阻值为____40___Ω。
变式6-1
图甲是“探究电流和电压的关系”的实验装置,电源电压为3V。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最__右____端;
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片时,两块电表示数均没有变化,则电路故障可能是定值电阻__断路______;
(3)排除故障后,正确连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,将测得的数据绘制成U-I图象,如图乙所示,分析图象可以得出:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成__正比_____;滑动变阻器的最大阻值至少为___20____Ω。
类型2.单线向下“入地”——滑动变阻器
①滑动变阻器最大值:
②定值电阻R:
③电源电压:U=IeR
例7
如图甲所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数的关系如图乙所示,则电源电压为___6____V,滑动变阻器的最大阻值为___20____Ω。
变式7-1
如图甲所示,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器R2,电压表V的示数与电流表A的示数之间的关系图像如图乙所示。R2的滑片P移动过程中,下列说法正确的是( C )
A.若滑片P向右移,电压表V1示数变大
B.两个电压表示数变化量不一定相等
C.当R2接入电路的阻值为10Ω时,两电压表示数都为3V
D.当电压表V1示数为1V时,R2接入电路的阻值为40Ω
变式7-2
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50Ω。开关S闭合,滑片从右端滑动到左端的过程中,电压表的示数U和电流表的示数I的关系图像如图乙所示。下列说法不正确的是( D )
A.电源电压为6V
B.定值电阻R1的阻值为10Ω
C.图乙中电流I0的值为0.1A
D.当滑动变阻器R2为20Ω时,电流表的示数为0.3A
类型3.“上天、入地”双线混合
ab:定值电阻 cd:滑动变阻器
①定值电阻R:
②滑动变阻器最大值:
③电源电压:Ue:U=U2+U3=U1
例8
如图甲所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图像如图乙所示,根据图像信息:___乙____(选填“甲”或“乙”)是电压表V1示数变化的图像,电源电压为___6____V,电阻R1=___20____Ω,R2的最大阻值为_____40__Ω。
变式8-1
在如图甲所示电路中,电源电压保持不变,R0、R2为定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P从最右端至最左端过程中,两电压表示数随电路中电流的变化的图线如图乙所示,根据图像的信息可知,电阻R0的阻值为____1___Ω,电源电压为___12____V。
变式8-2(多选)
图甲是探究欧姆定律的实验电路,电 源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻;图 乙中的a、b分别是将滑动变阻器R1的滑片从最左 端移动到最右端的过程中,电流表A的示数随两电 压表V1、V2的示数变化关系图像。下列说法中正确的是( ACD )
A.图线a是电流表A的示数随电压表V1的示 数变化关系图像
B.当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置
C.电源电压是6V
D.定值电阻阻值是10Ω
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