小灯光电流与电压图像试题答案及解析Word格式文档下载.docx
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0.04;
在开灯瞬间,灯丝温度低,所以电阻小,功率较大;
1820℃.
点评:
本题考查电阻的计算,难点是从图象上找出隐含的物理量,列出关系式,求出所要求的问题.
2.小武通过实验研究某电热器的功率与通电电流的关系.他使用同一电热器,多次改变这个电热器两端的电压,然后将实验中测量的电流值及对应的电功率值画出如图所示的图象.
(1)由图所示的图象可知:
当电流为0.5A时,对应的电热器的功率P为 25 W.
(2)根据这些数据推算,这个电热器的功率P与电流I两者之间的关系式是:
P=100I2 .
电功率与电压、电流的关系。
实验题。
(1)由图象纵坐标可求出功率P,由横坐标可求出对应的电流I值,我们通过计算发现
是定值,即功率与电流的平方成正比,由此我们可进一步求出当I=0.5A时的功率.
(2)由图象数据可分析,可求出P与I的关系.
(1)由图象分析可知,电热器的功率P与电流I2成正比,且比值为
=
=100W/A2.当I=0.5A时,
=100W/A2,则P=25W.
(2)由
(1)知:
电热器的功率P与电流I的关系为
=100W/A2,所以P与I的关系为P=100I2.
(1)25;
(2)P=100I2.
这是一道实验题,考查了学生的实验数据处理能力,由图象求出功率P与电流I值后,需要经过计算找出P与I间的规律,然后答题.学生需要总结这类题的解题思路及解题方法.
3.(2011•天水)如图甲所示的电路图,电源电压恒定不变,定值电阻R0=1OΩ,电阻R1与温度t的关系如图乙所示.请据图回答:
(1)当电路中电流表的示数为0.3A时,电压表的示数为6V,则电源电压为多少?
(2)这时电路的总功率是多少?
(3)当R1的温度为150℃时,电流表的示数是多少?
电功率的计算;
欧姆定律的应用。
计算题;
先根据欧姆定律求出定值电阻R0两端的电压,再根据串联电路的电压特点求出电源的电压;
利用P=UI求出这时电路的总功率;
由图象可知150℃时R1的阻值,利用串联电路的电阻特点求出总电阻,利用欧姆定律求出电路中的电流,极为电流表的示数.
(1)定值电阻R0两端的电压为U0=IR0=0.3A×
10Ω=3V,
电源的电压为U=U0+U1=3V+6V=9V;
(2)电路的总功率为P=UI=9V×
0.3A=2.7W;
(3)由图象可知150℃时R1=3OΩ,
电流表的实数为I'
=0.225A.
答:
电源的电压为9V;
这时电路的总功率为2.7W;
当R1的温度为150℃时电流表的示数为0.225A.
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的简单计算,关键是能从图象中得出不同温度下的电阻值.
4.(2011•南充)现有一个电源电压为10V的电源和一个“12V,12W”的灯泡,灯泡的电流随电压变化关系图象如图所示.
(1)把电源和灯泡构成一个闭合电路,求灯泡的电功率;
(2)若在
(1)问的电路中再串联一个规格为“20Ω”的滑动变阻器和量程为0﹣0.6A的电流表,求滑动变阻器接入电路电阻的最小值;
(3)若把该电源和一个定值电阻R0=10Ω以及上述滑动变阻器构成串联电路,求滑动变阻器R电功率的最大值.
(1)构成一个闭合电路时可知灯泡两端的电压,根据电路图可知此时对应的电流,利用P=UI求出灯泡的电功率;
(2)由题意可知,灯泡与滑动变阻器串联,为保证电路中的电流不超过电流表的量程确定电路中的最大电流,根据图象读出此时灯泡两端的电压,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路电阻的最小值;
(3)由题意可知,定值定值R0和滑动变阻器串联,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流,根据P=I2R求出滑动变阻器消耗的电功率,根据数学知识可知最大功率时滑动变阻器的阻值.
(1)当把电源和灯泡构成闭合电路时,
灯泡两端的电压UL=U=10V,
由图象可知灯泡中的电流IL=0.9A,
则灯泡的电功率P=ULIL=10V×
0.9A=9W;
(2)为保证电路中的电流不超过电流表的量程,电路中的最大电流为0.6A,
由图象可知,此时灯泡两端的电压UL′=4V,
则滑动变阻器两端的电压U′=U﹣UL′=10V﹣4V=6V,
故滑动变阻器接入电路电阻的最小值:
R′=
=10Ω;
(3)滑动变阻器的电功率P=I2R=(
)2R=(
)2R,
上式可整理为P=
,
可知当R=10Ω时,电功率P取最大值,其最大值Pm=2.5W.
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律,以及电功率的计算,侧重考查了学生的读图能力;
关键是公式的灵活运用,难点是利用数学知识求出滑动变阻器消耗最大功率时的电阻值.
5.(2011•怀化)小明利用标有“6V6W”的灯泡L1和“6V3W”的灯泡L2进行实验.如图甲所示:
图线OA、OB分别为通过灯泡L1、L2中的电流随两端电压变化关系的曲线.
(1)当L1正常发光时通过灯L1的电流为多少?
(2)现将L2接在4V的电源上,请由图甲读出通过灯L2的电流是多少A?
此时L2的电阻是多少?
(3)现将两灯按图乙所示电路连接,要使其中一个灯泡正常发光,电路中电流表的示数为多少?
电源的电压是多少?
电路消耗的总功率为多少?
推理法。
(1)已知额定电压及额定功率,根据电功率公式可求得电流;
(2)由甲图读出4V时,通过L2的电流,根据欧姆定律求出此时L2的电阻值;
(3)由图可知A的电流大于B的电流,故只能L2正常发光,正常发光时的电压为额定电压,根据串联电路电流规律可知两灯电流相等,利用串联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压,最后根据P=UI求出电路消耗的总功率.
(1)正常发光时通过灯L1的电流为I1=
=1A;
(2)由甲图读出4V时,通过L2的电流为I2=0.4A,
L2的电阻值为R2=
(3)由图象可知,L1正常发光的电流为1A,L2的正常发光电流为0.5A,
所以,两灯串联在电路中,只有一灯正常发光,则一定是L2,此时电路中的电流为0.5A,
此时电压表测正常发光L2两端的电压,即电压表的示数为6V;
由图可知:
L1的电压为U1′=2V,
此时电源的电压为U=U1′+U2′=2V+6V=8V,
电路消耗的总功率为P=UI=8V×
0.5A=4W.
(1)正常发光时通过灯L1的电流为1A;
(2)L2接在4V的电源上通过的电流为0.4A,此时的电阻为10Ω;
(3)电流表的示数为0.5A,电源的电压为8V,电路消耗的总功率为4W.
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用;
关键是电压和电流不成正比,即电阻为变化的,应直接从图中找出电流对应的电压和电压对应的电流进行求解.
6.(2011•河北)图中是小明设计的调光电路图,他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路,小灯泡的额定电压为6V.闭合开关S后,滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I﹣U关系图象如图所示.(电阻丝AB的阻值不随温度变化)
求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)电阻丝AB的阻值;
(3)当AB连入电路的阻值R1=2.5Ω时,灯泡消耗的功率为3.2W,此时灯丝的阻值为多少.
信息给予题。
(1)从图象上找到灯泡的额定电压对应的电流,根据公式P=UI求出灯泡的额定功率.
(2)从图象上找到当AB完全接入电路时,灯泡对应的电压和电流,因为电阻AB与灯泡串联,从而得出通过电阻AB的电流,根据串联分压的特点求出AB两端的电压,根据欧姆定律求出电阻丝AB的阻值.
(3)已知灯泡消耗的功率、电源电压以及AB连入电路的阻值R1的大小,根据公式P=I2R可求灯泡的电阻,从图象上可以看出灯泡的最小电阻,从而判断出灯泡此时的电阻.
(1)当滑片P在B端时,由图得知电源电压与小灯泡额定电压相等为6V,对应的电流为1A
小灯泡的额定功率:
PL=ULIL=6V×
1A=6W.
小灯泡的额定功率为6W.
(2)当滑片P在A端时,由图得小灯泡两端的电压为U小=1.5V,电流I小=0.5A
由于R与L串联,则电阻丝两端电压:
U丝=U﹣U小=6V﹣1.5V=4.5V,
由欧姆定律得电阻丝AB的电阻:
R=
=9Ω.
电阻丝AB的阻值为9Ω.
(3)灯泡消耗的功率为:
P=I2RL=
将U=6V、R1=2.5Ω、P=3.2W代入上式中,
解得:
RL=1.25Ω或5Ω
由图可知,灯泡连入电路中的最小阻值为RL最小=
=3Ω,
所以RL=5Ω.
此时灯丝的阻值为5Ω.
本题考查电功率、电阻、电流、电压等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是根据图象和电路图分析数据,本题考查知识点较多,且难度挺大,属于一道难题.
7.(2010•梧州)图甲所示是定值电阻R0和灯泡L的U﹣I图象,现将定值电阻R0与灯泡L接入如图乙所示的电路中,电源电压不变,当S1、S2、S3闭合时,灯泡L恰好正常发光,此时R0消耗的电功率为3.6W;
当S1闭合,S2、S3断开时,把滑动变阻器的滑片P移至中点,变阻器消耗的功率为P1;
把滑片P移至b点,变阻器消耗的功率为P2,且P1:
P2=9:
8.求:
(1)定值电阻R0的阻值.
(2)灯泡L的额定功率.
(3)滑动变阻器的最大电阻.
(1)从图象上选取一点,该点对应的电压和电流都是整数,找到对应的电压和电流,根据欧姆定律R=
求出定值电阻R0的阻值.
(2)根据
(1)求出的定值电阻R0的阻值,结合题干中的“此时R0消耗的电功率为3.6W”利用P=
可求出电源电压;
也就是灯泡的额定电压,根据图象找到对应电流,根据公式P=UI计算灯泡的额定功率.
(3)设当S1闭合,S2、S3断开时,把滑动变阻器的滑片P移至中点时,电路中的电流为I1,把滑片P移至b点时的电流为I2,根据P1:
8.可求出I1:
I2=3:
2,然后再根据I1=
和I2=
即可求出滑动变阻器的最大电阻.
(1)由图象可知:
电压和电流成正比,当U0=2V时,I0=0.2A,
∴
=10Ω.
定值电阻R0的阻值10Ω.
(2)由
(1)求出的定值电阻R0=10Ω,则由P=
可得电源电压U2=P0R0=3.6W×
10Ω,解得U=6V,
串联时电源电压为6V,电流相同.观察图可知,当电流为0.4A时,电阻与灯泡的电压和正好为6V.
分析图象可知:
此时灯泡电压为UL=2V,IL=0.4A,
=5Ω.
故:
PL额=UL额IL额=6V×
0.7A=4.2W.
(3)当S1闭合,S2、S3断开时,电阻R0与滑动变阻器串联,则把滑动变阻器的滑片P移至中点时,电路中的电流为I1,把滑片P移至b点时的电流为I2,
由P1:
8.可得
,从而可得
因为I1=
,I2=
,则解得R=20Ω.
滑动变阻器的最大电阻为20Ω.
本题关键:
一是从图象得出相关信息,二是灵活运用欧姆定律和串并联电路的特点.本题考查电阻、电压和额定功率的计算,关键是欧姆定律的应用和电功率公式变形的应用,还要知道串联电路电压的规律.
8.两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U﹣I特性曲线如图所示.求:
(1)当L2正常发光时,通过L2的电流为0.45A,那么L2的额定功率是多大?
(2)L2正常发光时的电阻是多大?
(结果保留一位小数)
(3)现将L1和L2串联后接在220V的电源两端,此时L1消耗的实际功率为多大?
欧姆定律的应用;
电阻的串联。
(1)要掌握电功率的计算公式P=UI.小灯泡的额定功率就是小灯泡正常工作时的功率.
(2)要掌握电阻的计算公式R=
,找出小灯泡正常发光时的电流和电压代入便可以计算得出.
(3)要解决此题,首先要搞清串联电路电流和电压的关系.知道串联电路的总电压等于各串联电阻的电压之和;
串联电路中电流处处相等.由图象找出总电压为220V、并且电流相等的数据.从而计算出L1的实际电功率.
(1)L3正常发光时的电压是220V,电流为0.45A,所以其额定功率为:
P2=UI2=220V×
0.45A=99W
L2的额定功率是99W.
(2)R2=
≈488.9Ω
L2正常发光时的电阻大约是488.9Ω.
(3)由图象知,当电流均为0.25A时,L1两端的电压为160V,L2两端的电压为60V,其总电压为220V,符合L1、L2串联的情况.
所以L1的实际电功率为:
P=UI=160V×
0.25A=40W
现将L1和L2串联后接在220V的电源两端,此时L1消耗的实际功率为40W.
此题主要考查了有关电功率和电阻的计算.电功率和电阻的计算很相似,都用到了电流和电压,P=UI而R=
.特别是第(3)问,因为两灯泡串联,所以两灯泡两端的电压和为220V,通过的电流相等.
9.额定电压为2.5V的小灯泡连入如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R0的最大电阻为10Ω.闭合开关S,滑片从b端向a端滑动,直到小灯泡正常发光,得到如图乙所示的I﹣U图象.求:
(1)小灯泡的额定功率.
(2)滑片在b端时小灯泡的电阻.
(3)电源电压.
额定功率。
(1)根据图乙所示数据可查:
当小灯泡在额定电压2.5V时,电流为0.3A,然后根据公式P=UI计算灯泡额定功率;
(2)由图乙可知:
当滑片在R0的b端时,灯泡电压为1V,此时电流为0.2A,然后利用公式R=
计算出电阻;
(3)在第二问的基础上可知:
电路电流为0.2A,电路总电阻为灯泡电阻和滑阻相加的和,然后利用公式U=IR计算出电源电压.
(1)由图象知:
I额=0.3A,P额=U额I额=2.5V×
0.3A=0.75W.
当滑片在R0的b端时,R0=10Ω,UL=1V,IL=0.2A;
.
(3)由于电路串联:
I′=IL=0.2A,
U=I′R总=I′(R0+RL)=0.2A×
(10Ω+5Ω)=3V.
(1)小灯泡的额定功率0.75W.
(2)滑片在b端时小灯泡的电阻5Ω.
(3)电源电压3V.
本题综合性较强,考查的内容较多.难点在于能从图中读出信息,然后会用欧姆定律计算,会用电功率公式计算.
二.选择题(共7小题)
10.(2009•武汉)如图所示,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,定值电阻R0为5Ω.闭合开关后,移动滑片,发现能使电流表(“0~0.6A”或“0~3A”)和电压表(“0~3V”或“0~15V”)的指针同时达到满刻度线.则R0的电功率与电流的关系图象可能是( )
A.
B.
C.
D.
信息给予题;
此题可用排除法求解.当滑动变阻器为0Ω时,电流最大,所以根据公式得到最大电流I=
A<3A可知D错,由于有定值电阻且电压为6V保持不变,所以电流不为0得到A和B错,故C正确.
由于闭合开关后,定值电阻始终能接在电路中,且电压恒定为6V,所以电流不为0,故A、B错误;
根据当滑动变阻器接入电路中的阻值最小(即为0Ω)时,电路中的电流最大,由公式I=
A<3A,可知D错;
故选C.
考查学生会根据题意计算最大电流和功率的能力,会观察图象与实际问题的能力.
11.在如图所示电路中,电源电压保持6V不变,定值电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电流表量程“0﹣0.6A”,电压表量程“0﹣3V”,开关S闭合后,将滑动变阻器R2的滑片P自b端向左移动过程中,保证电表安全.电路总功率与电流的关系图象是( )
滑动变阻器跟定值电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压,电流表测量电路的电流;
当滑动变阻器R2的滑片P自b端向左移动过程中,根据串联电路的分压原理(电阻越大,电阻两端的电压越高),变阻器接入电路的电阻最小,电压表的示数最大;
计算出电压表示数最大时,并与电流表的示数的最大值比较,得出电路的最大电流,并根据P=UI求出电路消耗的最大功率;
根据P=UI可得,U=
,即电压一定时,电路消耗的总功率与电流成正比.
因为电源电压不变,由P=UI可得,电路消耗的总功率和电流成正比;
当电压表示数为3V时,电路中的电流I=
=0.3A<0.6A,因此电路中的最大电流为0.3A,故电路消耗的最大功率
P最大=6V×
0.3A=1.8W.
本题考查正比例函数和反比例函数图象的识别,以及电功率计算公式的应用;
但本题的关键是根据题中条件确定电路中的最大电流和最大功率,然后根据正比、反比的关系和端点坐标确定正确图象.
12.(2011•雅安)有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图(甲)所示,把它们串联在电路中,如图(乙)所示.闭合开关S,这时电路中的电流为0.2A,则电源电压和元件B的电功率分别是( )
A.3V,0.4WB.3V,0.8WC.2V,0.4WD.2V,0.8W
串联电路的电流规律;
串联电路的电压规律;
要解决此题,首先要从图表中确定当电流为0.2A时,两元件两端的电压值.然后根据串联电路的电压关系计算出电源电压.
根据电功率的公式P=UI计算出元件B的电功率.
因为两元件串联,所以通过的电流相等.
当电路中的电流为0.2A时,由图知,A两端的电压为1V,B两端的电压为2V.
所以电源电压为:
U=UA+UB=1V+2V=3V
PB=UBI=2V×
0.2A=0.4W
故选A.
此题考查了学生根据图表获得信息的能力,同时考查了有关串联电路电流、电压之间的关系及电功率的求法.在计算过程中一定注意物理量的统一.
13.(2011•阜新)小灯泡L上标有“2.5V”字样,它的电阻随它两端电压变化的图象如图甲所示.将小灯泡L和电阻R0接入图乙所示的电路中,电源电压为6V,且保持不变.当开关S闭合时,小灯泡L恰好能正常发光.下列说法正确的是( )
A.开关S断开时,小灯泡L的电阻为0ΩB.开关S闭合时,小灯泡L的电阻为10ΩC.小灯泡L的额定功率为0.625WD.电阻R0的阻值为14Ω
A、当S断开时,灯泡两端的电压为0,由图甲可知电压为0时的电阻;
B、当S闭合时,小灯泡恰好能正常发光,恰好正常发光的含义是灯泡两端的实际电压等于额定电压;
C、由公式P=
即可算出灯泡的额定功率;
D、先根据公式I=
算出串联电路的电流,然后根据串联电路电压规律算出电阻R0两端的电压,最后根据公式R=
算出电阻R0的阻值.
A、当S断开时,灯泡两端的电压为0,由图甲可知:
当电压为0时,对应的电阻为2Ω,所以选项A是错误的;
B、当S闭合时,小灯泡恰好能正常发光,此时灯泡两端的电压等于2.5V,由图甲可知:
当电压为2.5V时,对应的电阻为10Ω,所以选项B是正确的;
C、灯泡的额定功率:
P=
=0.625W,所以选项C是正确的;
D、电路中的电流:
I=
=0.25A,
R0两端的电压:
U0=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,
R0的电阻:
R0=
=14Ω,所以选项D是正确的.
故选B、C、D.
灯泡的电阻与灯泡的温度有关,而灯泡的温度与灯泡的电功率有关,电功率又与灯泡的实际电压有关,所以解答本题时一定要注意分析图甲.
14.标有“6V1.5W”的小灯泡,通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12V的电源两端,灯泡的电阻及实际功率约为( )
A.24Ω0.67WB.20Ω0.8WC.24Ω0.96WD.20Ω0.67W
实际功率。
在串联电路中,当各电阻的阻值都相同时,则各电阻两端分得的电压也相等,根据这个规律,我们就可以算出这三只灯泡串联时每只灯泡两端的电压;
知道了灯泡两端的电压以后,我们就可以根据图象找出灯泡两端实际电压对应的实际电流,然后就可以根据公式R=
和公式P=UI算出灯泡的电阻和灯泡的实际功率.
因为三只灯泡串联且规格相同,则它们的电流和电阻都相同,所以这三只灯泡两端的电压都相同,根据串联电路电压规律可知,每只灯泡两端的电压都为4V;
由图象可知,当U=4V时,I=0.2A,
则小灯泡的电阻:
=20Ω,
小灯泡的电功率:
P=UI=4V×
0.2A=0.8W.
故选B.
小灯泡的电阻随温度的变化而变化,在解答本题时一定要注意题中所给示的图象,要围绕这个图象去进行计算.
在解答本题时,如果不注意这个图象(灯泡的电阻是随温度变化的),就直接用小
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