专题2.4 两类U-I图像的比较及应用-2019届高考物理一轮复习之热点题型

专题2.4 两类U-I图像的比较及应用 由公式U＝E－Ir知，电源的U-I图像(如图)有如下特点： 1．纵轴上的截距等于电源的电动势；横轴上的截距等于短路电流，即I短＝。 2．图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r＝，斜率的绝对值越大，表明电源的内阻越大。 ＝ 3．图线上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻，即R＝。 4．图中阴影面积UI为电源的输出功率，而电源的总功率P总＝EI，P总－P出＝EI－UI为电源的发热功率。 注意：在U(I图像中，U轴或I轴如果不从零开始，两个坐标轴的截距及斜率的意义也将发生改变。 5. 两种U­I图像的比较 电源的U­I图像 电阻的U­I图像 图形 物理意义 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系 截距 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 坐标U、I的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 坐标U、I的比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小[来源:Z#xx#k.Com] 斜率(绝对值) 电源电阻r 电阻大小 联系 在同一坐标系中，两图线交点坐标(Un，In)，即表示用该电源与该电阻组成回路时的路端电压和电路中的电流，也表示电阻两端电压及其电流；P＝InUn即表示此时电源的输出功率，也表示此时电阻的实际功率 【典例1】如图所示，直线A为某电源的U­I曲线，曲线B为某小灯泡L1的U­I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时，小灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是(　　) A．此电源的内电阻为 Ω[来源:学科网ZXXK] B．小灯泡L1的额定电压为3 V，额定功率为6 W C．把小灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小 D．由于小灯泡L1的U­I图线是一条曲线，所以小灯泡发光过程中欧姆定律不适用 【典例2】在如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图乙所示。则(　　) A．图线①是电压表V2示数随电流变化的图线 B．电源内电阻的阻值为10 Ω C．电源的最大输出功率为3.6 W D．滑动变阻器R2的最大功率为0.9 W 【跟踪训练】 1.(多选)在如图所示的U­I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U­I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知(　　) A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω B．电阻R的阻值为1 Ω C．电源的输出功率为4 W D．电源的效率为50% 2. (2018·银川一中模拟) 如图，a、b分别表示一个电池组和一只电阻R的伏安特性曲线。用该电池组直接与电阻R连接成闭合电路，则以下说法正确的是(　　 ) A．电池组的内阻是0.33 Ω B．电阻的阻值为1 Ω C．电池组的输出功率将是4 W D．改变电阻R的阻值时，该电池组的最大输出功率为4 W 3．如图所示为甲、乙两灯泡的I­U图像，根据图像计算可得，甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中实际发光的功率分别为(　　) A．15 W　30 W B．30 W　40 W C．40 W　60 W D．60 W　100 W 5.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像，直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像，将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么(　　) A．电阻R接到a电源上，电源的效率较高 B．电阻R接到b电源上，电源的输出功率较大 C．电阻R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低 D．电阻R接到b电源上，电阻R的发热功率和电源的效率都较高[来源:Z&xx&k.Com] 高考+模拟综合提升训练 1.（2018北京高考11）如图甲所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。[来源:学+科+网Z+X+X+K] (1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图乙中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图象的示意图,并说明U-I图象与两坐标轴交点的物理意义。 (2)a.请在图乙画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率。 b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。 (3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。 2．（2019届四川省成都市高中毕业班摸底测试） 如图，直线A为电源的U－I图线，直线B和