12.2.2 电源的U-I图像 同步习题-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.2 闭合电路的欧姆定律　第二讲　电源的U-I图像 · 习题 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.2 闭合电路的欧姆定律　·　学生版 知识点范围　1．电源的 U-I 图像（纵轴截距、斜率与短路电流） 2．利用电源的 U-I 图像求解可变电阻的实际功率 班级________　姓名________　学号________　得分________ 全卷共 18 题　基础过关 8 题　能力提升 10 题　满分 100 分　建议用时 60 分钟 一、基础过关题（40分） 本题组共8小题，每小题5分，共40分。从电源的 U-I 图线上读出电动势、内阻和短路电流，会算路端电压与输出功率，能推导路端电压随负载变化的规律。其中第6题有两个正确选项。 1．在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，试求当外电路的电阻分别是、、时所对应的路端电压。通过计算，你发现了怎样的规律？ 2．依据部分电路的欧姆定律和闭合电路的欧姆定律，推导出路端电压和负载电阻的关系，并分析用电压表直接测电源电动势的依据。 3．一电源与某一电阻R组成串联电路。如图所示，A是该电源的路端电压随电流变化的图线，B是该电阻R的伏安特性曲线，求： (1)电源的电动势和内电阻； (2)电源的路端电压； (3)电阻R上消耗的功率； 4．如图所示，U-I图像中的甲、乙两条图线分别表示某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系和某一电源的路端电压随干路电流的变化关系。若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路，下列分析中正确的是（     ） A．甲反映定值电阻R的U-I关系，R=1.5 Ω B．乙反映电源的U-I关系，其内阻r=3.0 Ω C．通过定值电阻R的电流大小为1.2 A D．电源内阻r消耗的热功率为6.75W 5．已经测得该电池的电动势为5V、内阻为，左图为某一小灯泡的图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个的定值电阻R串联，接在该电源的两端，如右图所示，则每个灯泡的功率为______W。 6．图甲为某一小灯泡的图线，现将两盏这样的小灯泡串联后再与一个19Ω的定值电阻R串联，接在内阻r为1Ω、电动势E为6V的电源两端，电流表为理想电流表，如图乙所示。则通过每盏小灯泡的电流I和每盏小灯泡的电功率P分别约为（     ） A．0.2A，0.6W B．0.3A，0.6W C．0.2A，0.2W D．0.27A，0.5W 7．如图所示，a、b分别为某电源的图像和某电阻的图像，下列说法中正确的是（    ）．    A．电源的电动势约为 B．电源的内阻随着电流的增大而增加 C．电阻的电阻值随着电流的增大而增加 D．将电源和电阻组成闭合回路，电阻消耗功率约为 8．如图所示的U-I图像中，直线A为电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则 （　　） A．两个电阻的电功率相等 B．R1接在电源上时，电源的输出功率较大 C．R2接在电源上时，电源内阻的热功率较大 D．两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等 二、能力提升题（60分） 本题组共10小题，共60分。第9~12题每题5分，第13、14题每题6分，第15题8分，第16~18题每题10分。 9．如图甲所示的电路中，使滑动变阻器的滑片位置从一端滑动到另一端，测得两电压表和随电流表的示数变化的实验图像如图乙所示，不计电表内阻的影响，则下列说法正确的是（　　） A．乙图中的图像分别对应和的读数 B．电源电动势 C．电源内阻为 D．定值电阻 10．如图甲所示的电路中，定值电阻，电源电动势、内阻。如图乙所示，曲线为灯泡的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线。下列说法正确的是（　　） A．开关S断开时，电源的效率为60% B．开关S闭合后，电源的总功率会变大 C．开关S闭合后，灯泡变亮 D．开关S断开时，灯泡消耗的功率为 11．图甲为某电源E0的U-I图线，图乙为某小灯泡的伏安特性曲线，图丙为将电源E0、小灯泡串联的电路图，下列说法正确的是（     ） A．电源E0的内阻为 B．小灯泡的电阻随电压的增大而减小 C．接通开关，小灯泡的功率约为1.1W D．接通开关，小灯泡的功率约为0.25W 12．如图甲所示的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻为r。实验时调节从一端到另一端，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图像如图乙中ab所示。求： (1)电源的电动势为多少？ (2)电源的内阻为多少？ (3)定值电阻的阻值是多少？ (4)可调电阻的阻值变化范围？ 13．如图所示，规格为6V，0.5A的小灯泡U-I图像过（0.2，1）、（0.4，3）两坐标点，现将三个这样的小灯泡并联后接在一个内阻为2Ω、电动势为6V的电源两端，待电路稳定后（　　） A．此时每个小灯泡的功率均约为1.2W B．此时每个小灯泡的功率均约为1.5W C．此时每个小灯泡的电阻均约为5Ω D．此时每个小灯泡的电阻均约为12Ω 14．图（a）为某一规格的灯泡的伏安特性曲线，图（b）为三个相同规格的灯泡串联后与一电源连接的电路图，电源电动势为1.5V，内阻为，下列说法正确的是（    ） A．此时电路中的电流约为0.6A B．此时电源输出功率约为0.37W C．此时电路中的电流约为0.8A D．若再串联一个灯泡，电流将变为之前的 15．如图所示，直线I、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的图像。曲线Ⅲ与直线I、Ⅱ相交点的坐标分别为。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是（   ） A．电源1与电源2的内阻之比是 B．电源1与电源2的电动势之比是 C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 16．如图甲所示，变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表内阻对电路的影响，已知电源电动势为E、内阻为r，定值电阻为R0，变阻器最大阻值为R。回答下列问题： (1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图线分别对应乙图中的哪一条直线？请说明判断依据。 (2)求电源的电动势E和内阻r。 (3)求定值电阻R0的阻值。 (4)求变阻器R的最大阻值。 (5)当变阻器滑片滑到某一位置时，电路中的电流为1.0A，求此时变阻器接入电路的阻值。 (6)当变阻器接入电路的阻值为2Ω时，求电压表V1、V2的示数。 17．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的关系图像，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为（1.5A，0.75V），曲线Ⅱ在该点的切线与横轴的交点坐标为（1.0A，0），用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．电源电动势为3.0V B．电源内阻2Ω C．小灯泡L实际消耗的电功率为1.25W D．小灯泡L接入电源时的电阻为1.5Ω 18．“祝融号”测试阶段，先使用小型太阳能电池板进行恒定光照强度的测试，其中电池板在光照下可以看作直流电源（光照强度不变时，电动势不变）其输出电压的图像如图中所示，现有一电阻的图像如图所示，虚线为两图像交点处的切线。此电阻和电源构成闭合回路，关于此时的电路，下方说法正确的是（　　） A．此时硅光电池的内阻为20Ω B．此时硅光电池的内阻为24.3Ω C．此时硅光电池的输出效率约为59% D．此时硅光电池的总功率为1.36W 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.2 闭合电路的欧姆定律　第二讲　电源的U-I图像 · 习题 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.2 闭合电路的欧姆定律　·　解析版 知识点范围　1．电源的 U-I 图像（纵轴截距、斜率与短路电流） 2．利用电源的 U-I 图像求解可变电阻的实际功率 班级________　姓名________　学号________　得分________ 全卷共 18 题　基础过关 8 题　能力提升 10 题　满分 100 分　建议用时 60 分钟 一、基础过关题（40分） 本题组共8小题，每小题5分，共40分。从电源的 U-I 图线上读出电动势、内阻和短路电流，会算路端电压与输出功率，能推导路端电压随负载变化的规律。其中第6题有两个正确选项。 1．在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻，试求当外电路的电阻分别是、、时所对应的路端电压。通过计算，你发现了怎样的规律？ 【答案】7.5 V　8 V　9 V；外电阻越大，路端电压越大 【详解】由闭合电路欧姆定律，路端电压 ，其中 。 R 取 3 Ω 时 ，；取 4 Ω 时 ，；取 9 Ω 时 ，。 外电阻由 3 Ω 增到 9 Ω，电流减小，内电压 由 2.5 V 减到 1 V，路端电压随之由 7.5 V 增到 9 V。 规律是外电阻增大时路端电压增大，并趋近于电动势。 2．依据部分电路的欧姆定律和闭合电路的欧姆定律，推导出路端电压和负载电阻的关系，并分析用电压表直接测电源电动势的依据。 【答案】路端电压随外电阻的增大而增大，断路时等于电动势 【详解】由闭合电路欧姆定律 ， 又由部分电路欧姆定律 ，两式消去 I 得 。 分子分母同除以 R，分母写成 1 加上 r 与 R 的比值，R 增大时这个比值减小，U 增大。 外电路断路时 R 趋于无穷，比值趋于零，。把电压表直接接在电源两端，电压表内阻很大，外电路近似断路，读数近似等于电动势，这就是用它粗测电动势的依据。 3．一电源与某一电阻R组成串联电路。如图所示，A是该电源的路端电压随电流变化的图线，B是该电阻R的伏安特性曲线，求： (1)电源的电动势和内电阻； (2)电源的路端电压； (3)电阻R上消耗的功率； 【答案】(1)3V，0.5Ω (2)2V (3)4W 【详解】（1）电源图像是A，纵截距等于电动势 内阻等于图线斜率绝对值 （2）交点为实际工作点，可读出电源与电阻R组成串联电路时的路端电压 （3）交点为实际工作点，  由图线交点坐标可得电阻消耗功率 4．如图所示，U-I图像中的甲、乙两条图线分别表示某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系和某一电源的路端电压随干路电流的变化关系。若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路，下列分析中正确的是（     ） A．甲反映定值电阻R的U-I关系，R=1.5 Ω B．乙反映电源的U-I关系，其内阻r=3.0 Ω C．通过定值电阻R的电流大小为1.2 A D．电源内阻r消耗的热功率为6.75W 【答案】C 【详解】A．甲反映定值电阻R的U-I关系，根据图像，故A错误； B．乙反映电源的U-I关系，根据图像，故B错误； CD．根据图乙知电源电动势 若将该电源与两个定值电阻R串联构成闭合回路，通过定值电阻R的电流大小 电源内阻r消耗的热功率为，故C正确，D错误。 故选C。 5．已经测得该电池的电动势为5V、内阻为，左图为某一小灯泡的图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个的定值电阻R串联，接在该电源的两端，如右图所示，则每个灯泡的功率为______W。 【答案】0.6 【详解】已知、、，由闭合电路欧姆定律可得每个灯泡的电压与电流的关系式 代入数据整理得 灯泡的等效电动势为，等效内电阻为，做出等效电源的外电路图像 由图可得，每个灯泡的功率 6．图甲为某一小灯泡的图线，现将两盏这样的小灯泡串联后再与一个19Ω的定值电阻R串联，接在内阻r为1Ω、电动势E为6V的电源两端，电流表为理想电流表，如图乙所示。则通过每盏小灯泡的电流I和每盏小灯泡的电功率P分别约为（     ） A．0.2A，0.6W B．0.3A，0.6W C．0.2A，0.2W D．0.27A，0.5W 【答案】C 【详解】设图乙中，每个灯泡的实际电压和实际电流分别为U、I，根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据可得 在图甲中画出上述关系图线，如图所示 由图中交点可知， 则每盏小灯泡的电功率为 故选C。 7．如图所示，a、b分别为某电源的图像和某电阻的图像，下列说法中正确的是（    ）．    A．电源的电动势约为 B．电源的内阻随着电流的增大而增加 C．电阻的电阻值随着电流的增大而增加 D．将电源和电阻组成闭合回路，电阻消耗功率约为 【答案】B 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得 由图线可知，当电流时，电源的电动势为 根据 由图线可知，电源的内阻随着电流的增大而增加，故A错误，B正确； C．根据图线可知，电阻的电阻值随着电流的增大而保持不变，故C错误； D．将电源和电阻组成闭合回路，根据图中交点可知，电阻消耗功率为 故D错误。 故选B。 8．如图所示的U-I图像中，直线A为电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则 （　　） A．两个电阻的电功率相等 B．R1接在电源上时，电源的输出功率较大 C．R2接在电源上时，电源内阻的热功率较大 D．两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等 【答案】B 【详解】AB．由两图线的交点读出，R1接在电源上时 U1=0.5U0 I1=0.5I0 电源的输出输出功率 P1=U1I1=0.25 U0I0R2接在电源上时电压 U2=0.75U0 通过R2的电流 I2=0.25I0 则电源的输出功率 所以R1接在电源上时，电源的输出功率较大，故B正确，A错误； C．由图可知，电源接R1时电路中的电流大，所以电源内阻的热功率较大，故C错误； D．电源非静电力做功的功率为 所以电流大的，非静电力的功率大，故D错误。 故选B。 二、能力提升题（60分） 本题组共10小题，共60分。第9~12题每题5分，第13、14题每题6分，第15题8分，第16~18题每题10分。 9．如图甲所示的电路中，使滑动变阻器的滑片位置从一端滑动到另一端，测得两电压表和随电流表的示数变化的实验图像如图乙所示，不计电表内阻的影响，则下列说法正确的是（　　） A．乙图中的图像分别对应和的读数 B．电源电动势 C．电源内阻为 D．定值电阻 【答案】C 【详解】A． 甲图电路中，测定值电阻的电压，满足，电流增大时示数增大；测路端电压，满足，电流增大时示数减小。因此乙图中，上升的对应，下降的对应，故A错误； D．对，由欧姆定律得，故D错误； BC．对，根据闭合电路欧姆定律 代入端点， 解得，，故B错误，C正确。 故选C。 10．如图甲所示的电路中，定值电阻，电源电动势、内阻。如图乙所示，曲线为灯泡的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线。下列说法正确的是（　　） A．开关S断开时，电源的效率为60% B．开关S闭合后，电源的总功率会变大 C．开关S闭合后，灯泡变亮 D．开关S断开时，灯泡消耗的功率为 【答案】B 【详解】A．曲线为灯泡的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线，两图线的交点表示灯泡接在电源上时的工作状态，则开关S断开时，电源的效率为，故A错误； D．开关S断开时，结合上述可知，灯泡消耗的功率为 故D错误； B．开关S闭合后，外电路等效电阻减小，干路电流增大，则电源的总功率EI会变大，故B正确； C．结合上述，开关S闭合后，干路电流增大，根据 可知，路端电压减小即灯泡两端电压减小，根据图乙可知，通过灯泡的电流减小，即灯泡消耗的功率减小，则灯泡变暗，故C错误。 故选B。 11．图甲为某电源E0的U-I图线，图乙为某小灯泡的伏安特性曲线，图丙为将电源E0、小灯泡串联的电路图，下列说法正确的是（     ） A．电源E0的内阻为 B．小灯泡的电阻随电压的增大而减小 C．接通开关，小灯泡的功率约为1.1W D．接通开关，小灯泡的功率约为0.25W 【答案】AC 【详解】A．图甲直线斜率绝对值为电源内阻，，故A正确； B．小灯泡的电阻 由图乙可知，随电压增大，增大，即小灯泡电阻增大，故B错误； CD．接通开关后，电源的路端电压等于小灯泡两端电压，电路电流等于通过小灯泡的电流，由两图可得工作点约为、，小灯泡的功率，故C正确，D错误。 故选AC。 12．如图甲所示的电路中，是可调电阻，是定值电阻，电源内阻为r。实验时调节从一端到另一端，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的图像如图乙中ab所示。求： (1)电源的电动势为多少？ (2)电源的内阻为多少？ (3)定值电阻的阻值是多少？ (4)可调电阻的阻值变化范围？ 【答案】(1)2.5V (2)5Ω (3)3.3Ω (4) 【详解】（1）根据U=E-Ir，根据图像可知U1=2V时，I1=0.1A，即2=E-0.1r；当U2=1V时，I2=0.3A，即1=E-0.3r；联立解得E=2.5V，r=5Ω （2）由上述计算可知内阻5Ω。 （3）由图像可知，当R1=0时U2=1V，I2=0.3A，可知定值电阻的阻值 （4）由图可知当R1调到最大时U1=2V，I1=0.1A，即可知 可知可调电阻的阻值变化范围。 13．如图所示，规格为6V，0.5A的小灯泡U-I图像过（0.2，1）、（0.4，3）两坐标点，现将三个这样的小灯泡并联后接在一个内阻为2Ω、电动势为6V的电源两端，待电路稳定后（　　） A．此时每个小灯泡的功率均约为1.2W B．此时每个小灯泡的功率均约为1.5W C．此时每个小灯泡的电阻均约为5Ω D．此时每个小灯泡的电阻均约为12Ω 【答案】B 【详解】电路稳定后，设每个小灯泡两端的电压均为U，通过每个小灯泡的电流均为I，则由闭合电路欧姆定律有 即 在题图中画出这个关系图像如图所示 两图像的交点坐标为（0.42,3.4），故每个小灯泡的电阻均为 每个小灯泡的功率均为 故选B。 14．图（a）为某一规格的灯泡的伏安特性曲线，图（b）为三个相同规格的灯泡串联后与一电源连接的电路图，电源电动势为1.5V，内阻为，下列说法正确的是（    ） A．此时电路中的电流约为0.6A B．此时电源输出功率约为0.37W C．此时电路中的电流约为0.8A D．若再串联一个灯泡，电流将变为之前的 【答案】AB 【详解】AC．三个完全相问的灯泡串联接在电路中，根据闭合电路的欧姆定律，一个灯泡两端电压U与电路中电流I满足关系式 即 在图（a）中做出上式对应的一次函数图像，得到其与灯泡的伏安特性曲线的交点，如下图中上面斜线与灯泡的伏安特性曲线的交点 由图可知坐标约等于，可知此时电路中的电流约为0.6A，故A正确，C错误； B．由AC选项分析可知路端电压约等于0.6V，电源输出功率约为 故B正确； D．若再串联一个灯泡，关系式变为 图线交点为上图中下面斜线与灯泡的伏安特性曲线的交点，由图可知电流约为0.55A，电流将变为之前的，故D错误。 故选AB。 15．如图所示，直线I、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的图像。曲线Ⅲ与直线I、Ⅱ相交点的坐标分别为。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是（   ） A．电源1与电源2的内阻之比是 B．电源1与电源2的电动势之比是 C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 【答案】AB 【详解】AB．由电源的图像可知， 图像的截距为电动势的大小，故电源1与电源2的电动势之比为 电源1与电源2的内阻为图线的斜率大小，即 AB正确； C．该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接时，其图线的交点即为电路中干路电流和路端电压，有 所以在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 C错误； D．根据 可得在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率分别为 故在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 D错误。 故选AB。 16．如图甲所示，变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表内阻对电路的影响，已知电源电动势为E、内阻为r，定值电阻为R0，变阻器最大阻值为R。回答下列问题： (1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图线分别对应乙图中的哪一条直线？请说明判断依据。 (2)求电源的电动势E和内阻r。 (3)求定值电阻R0的阻值。 (4)求变阻器R的最大阻值。 (5)当变阻器滑片滑到某一位置时，电路中的电流为1.0A，求此时变阻器接入电路的阻值。 (6)当变阻器接入电路的阻值为2Ω时，求电压表V1、V2的示数。 【答案】(1)随电流的增加，分得的电压逐渐升高，V1的读数逐渐变大，因此AC为V1的示数；随电流的增加，内电压升高，路端电压降低，因此BC为V2的示数 (2)8.0V，1.0Ω (3)3.0Ω (4)12.0Ω (5)4.0Ω (6)4.0V， 【详解】（1）略； （2）根据 将图乙中B、C两点坐标代入上式有 联立解得 （3）利用A点坐标可知 （4）电路电流最小（0.5A）时R有最大值，则有 联立解得R的最大值 （5）电路中的电流，则有 联立解得此时变阻器接入电路的阻值 （6）当变阻器接入电路的阻值为2Ω时，电路电流 故电压表V1示数 电压表V2示数 17．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的关系图像，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为（1.5A，0.75V），曲线Ⅱ在该点的切线与横轴的交点坐标为（1.0A，0），用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．电源电动势为3.0V B．电源内阻2Ω C．小灯泡L实际消耗的电功率为1.25W D．小灯泡L接入电源时的电阻为1.5Ω 【答案】A 【详解】AB．设该电源电动势为，内阻为，由闭合电路欧姆定律有 由直线Ⅰ可知，当时，，则有 当时，，此时为短路状态，则有 联立解得电源的电动势为 电源的内阻为，故A正确，B错误； CD．根据题意可知，当将该电源直接与小灯泡连接成闭合电路时，灯泡两端的电压为，流过灯泡的电流为，则由欧姆定律可得小灯泡接入电源时的电阻为 小灯泡实际消耗的电功率为，故CD错误。 故选A。 18．“祝融号”测试阶段，先使用小型太阳能电池板进行恒定光照强度的测试，其中电池板在光照下可以看作直流电源（光照强度不变时，电动势不变）其输出电压的图像如图中所示，现有一电阻的图像如图所示，虚线为两图像交点处的切线。此电阻和电源构成闭合回路，关于此时的电路，下方说法正确的是（　　） A．此时硅光电池的内阻为20Ω B．此时硅光电池的内阻为24.3Ω C．此时硅光电池的输出效率约为59% D．此时硅光电池的总功率为1.36W 【答案】CD 【详解】由图线 a 读出硅光电池的电动势 。 由图线 b 得电阻 ，这是外电阻，不是电源的内阻，故 A、B 错误。 两图线的交点就是工作点：，。 由 得内阻 。 输出效率 ，故 C 正确。 电源的总功率 ，故 D 正确。 故选 CD。 学科网（北京）股份有限公司 $