《闭合电路中的U－I图象问题》闭合电路中的U－I图象问题 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《闭合电路中的U－I图象问题》闭合电路中的U－I图象问题

1单选题

如图所示的U-I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（ ）

A

R的阻值为0.5Ω

B

电源内部消耗功率为3W

C

电源的输出功率为1.5W

D

电源电动势为3V，内阻为0.5Ω

题目答案

C

答案解析

分析：

电源的伏安特性曲线与纵坐标的交点为电源的电动势，与横坐标的交点为短路电路；两图象的交点为电阻的工作状态值，由图象可求得外电路的电压及内阻，则由功率公式可求得电源的功率．

解答：

解：选项1-、根据欧姆定律得：R=$\frac {U}{I}$=$\frac {1.5}{1}$=1.5Ω，故选项1-错误．选项2-选项3-选项4-、由图可知，电源的电动势为E=3V，短路电流为I短=2A；则内阻为：r=$\frac {E}{I_短}$=$\frac {3}{2}$Ω=1.5Ω用该电源直接与电阻R连接成闭合电路后，电路中电流为I=1A，路端电压为U=1.5V，则电源内部消耗功率为：

P内=I²r=1²×1.5W=1.5W；

电源的输出功率为：P=UI=1.5W，故选项2-选项4-错误，选项3-正确；故选：选项3-．

点评：

因电源与电阻串联在一起，则电源与电阻中的电流一定相等，故两图象的交点为电阻的工作点；由图即可得出电源的输出电压及电流．

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2单选题

教学研究小组利用图甲所示电路，进行电源电动势和内阻的测量．若根据某次实验记录数据画出的U-I图象如图乙所示，下列关于这个图象的说法中正确的是（　　）

A

纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=3 V

B

横轴截距表示短路电流，即I短=0.6 A

C

根据r=$\frac {E}{I_短}$，计算出待测电源内阻为5Ω

D

根据r=|$\frac {△U}{△I}$|计算出待测电源内阻为6Ω

题目答案

A

答案解析

分析：

由闭合电路欧姆定律可得出路端电压与电流的关系，由数学知识可得出电源的电动势和内电阻．当外电路电阻为零，外电路短路．

解答：

解：选项1-、由闭合电路欧姆定律可知：U=E-Ir；由数学知识可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势为3V；故选项1-正确；选项2-、由于图象的纵坐不是从零开始的，故图象与横坐标的交点不是短路电流，故选项2-错误；选项3-选项4-、图象的斜率绝对值表示电源的内阻，故r=|$\frac {△U}{△I}$|

=|$\frac {3.0-2.4}{0.6}$Ω|=1Ω，故选项3-错误，选项4-也错误；故选：选项1-．

点评：

本题在测定电动势和内电阻实验中，作为数据处理的方法，是实验重点考查内容，应结合数学知识进行理解．

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3单选题

在如图所示的U-I图象中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路．由图象可知--下说法不正确的是(　　)

A
电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω
B
电阻R的阻值为1Ω
C
电源的输出功率为2W
D
电源的效率为66.7%

题目答案

C

答案解析

分析：

由电源的路端电压与电流的关系图象与纵轴的交点读出电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻．电阻R的伏安特性曲线的斜率等于电阻．两图线的交点读出电流与电压，求出电源的输出功率和效率．

解答：

解：

A、根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则r=$\frac {△U}{△I}$=$\frac {3}{6}$Ω=0.5Ω．故A正确．

B、电阻R=$\frac {U}{I}$=$\frac {2}{2}$Ω=1Ω．故B正确．

C、两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为P_出=UI=4W．故C错误．

D、电源的效率η=$\frac {P_出}{P_总}$=$\frac {UI}{EI}$=$\frac {2}{3}$=66.7%．故D正确．

本题选错误的，故选：C

点评：

对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义．本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义．

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4多选题

(多选)如图所示的U-I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（　　）

A
R的阻值为1.5Ω
B
电源电动势为3V，内阻为0.5Ω
C
电源的输出功率为1.5W
D
电源内部消耗功率为10W

题目答案

AC

答案解析

分析：

由图象Ⅱ的斜率可得电阻R的阻值．由图象Ⅰ可知电源的电动势为3.0V，短路电流为2.0A；两图象的交点坐标即为电阻R和电源构成闭合回路时的路端电压和干路电流，从而求出电源的输出功率和内部消耗的功率．

解答：

解：A、由图象Ⅱ可知，R=$\frac {U}{I}$=$\frac {1.5}{1}$=1.5Ω，故A正确．

B、由图象Ⅰ可知，电源电动势 E=3.0V，短路电流 I_短=2.0A，则电源内阻 r=$\frac {E}{I_短}$=$\frac {3}{2.0}$=1.5Ω，故B错误．

C、由两图象的交点坐标，可得路端电压 U=1.5V，干路电流 I=1.0A，则电源的输出功率为P=UI=1.5×1.0W=1.5W，故C正确．

D、电源内部消耗功率为 P_r=I_r=1.0_×1.5W=1.5W，故D错误．

故选：AC

点评：

根据U-I图象Ⅰ正确读出电源的电动势和短路电流，根据U-I图象正确读出外电路两端的电压和流过电阻的电流，是解决此类问题的出发点．

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5多选题

(多选)如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象，直线口为电源b的路端电压与电流的关系图象，直线f为电阻刀的两端电压与电流关系的图象．若这个电阻刀分别接到a、b两个电源上，则(　　)

A
a电源电动势高
B
a电源内阻小
C
R接到a电源上，路端电压较高
D
R接到a电源上，电源的输出功率较大

题目答案

ACD

答案解析

分析：

根据闭合电路欧姆定律分析电源的伏安特性图线截距和斜率的意义，比较电源的电动势和内阻的大小．将电阻接到电源上，电阻与电源的伏安特性曲线的交点就表示它们的工作状态，直接读出路端电压的关系．根据交点的电压和电流比较电源输出功率的大小．

解答：

解：

A、由闭合电路欧姆定律U=E-Ir得知，当I=0时，U=E，即电源的U-I图线与纵轴的交点坐标等于电源的电动势，由图看出a电源电动势高．故A正确．

B、电源的U-I图线的斜率大小等于电源的内阻大小，由图看出，a电源内阻大．故B错误．

C、电阻接到两电源上时，路端电压即为电阻与电源U-I图线交点的坐标值，由图看出R接到a电源上，路端电压较高．故C正确．

D、电阻接到两电源上时，路端电压即为电阻与电源U-I图线交点纵坐标值，电流等于横坐标的值，由功率公式P_出=UI看出，R接到a电源上，电源的输出功率较大．故D正确．

故选ACD

点评：

本题关键根据欧姆定律从数学的角度理解图线的截距、斜率和交点的物理意义．

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6单选题

如图所示，直线a为某电源的路端电压随电流强度的变化图线，直线b为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线．用该电源和该电阻组成的闭合电路，以下说法正确的是（　　）

A
电源路端电压为2V
B
电源的输出功率为2W
C
电源的短路电流为2A
D
电源的内电阻为2Ω

题目答案

A

答案解析

分析：

由a图线纵轴截距得到电源的电动势，由横截距知电源短路电流，斜率得到内阻，两交点即为二者构成一闭合回路时工作电压与工作电流，可求输出功率P_出．

解答：

解：A、由交点坐标知路端电压U=2V，工作电流为I=2A，则输出功率为 P_出=UI=2×2=4W，故A正确，B错误；

C、由a图线纵截距知：电源的电动势为 E=3V，由横截距知电源短路电流为 I_0=6A，电源的内阻 r=$\frac {E}{I}$=$\frac {3}{6}$Ω=0.5Ω，故CD错误；

故选：A

点评：

本题关键要理解电源的U-I线与电阻的伏安特性曲线的交点的物理意义，知道交点表示该电源与电阻组合时的工作状态．

纠错重做

7单选题

如图所示，直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线，直线b为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的输出功率和电源的电阻分别是(　　)

A
4 W，0.5Ω
B
6 W，1Ω
C
4 W，1Ω
D
2 W，0.5Ω

题目答案

A

答案解析

分析：

由a图线纵轴截距得到电源的电动势，斜率得到内阻，由b图的斜率求得电阻R的阻值，两交点即为二者构成一闭合回路时工作电压与工作电流，可求输出功率P_出．

解答：

解：由a图线纵截距知：电源的电动势为 E=3V

由横截距知电源短路电流为 I_0=6A

电源的内阻 r=$\frac {E}{I}$=$\frac {3}{6}$Ω=0.5Ω

由交点坐标知工作电压为 U=2v，工作电流为 I=2A

则输出功率为 P_出=UI=2×2=4W

故选：A

点评：

本题关键要理解电源的U-I线与电阻的伏安特性曲线的交点的物理意义，知道交点表示该电源与电阻组合时的工作状态．

纠错重做

8单选题

如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图象下列判断正确的是(　　)

A
电动势E$_1$=E$_2$，发生短路时的电流I$_1$＞I$_2$
B
电动势E$_1$=E$_2$，内阻r$_1$＞r$_2$
C
电动势E$_1$＞E$_2$，内阻r$_1$＜r$_2$
D
当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化小

题目答案

A

答案解析

分析：

U-I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，与I轴的交点表示短路电流，斜率表示内阻．

解答：

解：A．U-I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，与I轴的交点表示短路电流，故电动势E$_1$=E$_2$，发生短路时的电流I$_1$＞I$_2$，故A正确；

B．U-I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，斜率表示内阻，电动势E$_1$=E$_2$，内阻r$_1$＜r$_2$，故B错误；

C．U-I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，斜率表示内阻，电动势E$_1$=E$_2$，内阻r$_1$＜r$_2$，故C错误；

D．电动势E$_1$=E$_2$，内阻r$_1$＜r$_2$，根据U=E-Ir可知，当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大，故D错误；

故选A．

点评：

本题考查了闭合电路电源的U-I图象的相关知识，要求同学们理解U-I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，与I轴的交点表示短路电流，斜率表示内阻．

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