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文件名称:12.2-3两个U—I图象问题学案—【新教材】人教版(2019)高中物理必修第三册.docx
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更新时间:2025-08-07
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文档摘要

一、

1.情景:如图,当调节滑动变阻器R时,R0两端电压U与电流I满足什么样的关系式。

(1)物理意义:电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系。

(2)截距:过坐标轴原点,表示该电阻所加电压为零,此时电流为零。

(3)坐标点:表示该电阻的电压U与电流I。

①U与I的乘积表示此时该电阻消耗的功率(如A点功率P=U0I0)。

②U与I的比值表示该电阻的大小(如A点电阻R0=)。不同坐标点比值一样,说明该电阻阻值不变(如左图);坐标点比值不同,说明该电阻最电压变化而变化(如右图)。

(4)斜率:k=。

①左图图象是直线,有k==tanθ,R0==tanθ,

②右图图象是曲线,以A点为例,k==tanβ,R0==tanα,k≠R,斜率不表示电阻的大小。

二、

1.情景:如图,当调节滑动变阻器R时,R两端电压U与电流I满足什么样的关系式。请画出电阻R的U—I图象。

(1)物理意义:电源的路端电压随电路电流的变化关系。

(2)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,即I短=。

(3)坐标点:表示路端电压U与电流I。

①U与I的乘积表示外电路电阻消耗的功率,即电源的输出功率。

②U与I的比值表示外电路电阻的大小(如A点电阻R=),不同点对应的外电阻大小不同。

(4)斜率:∣k∣==r,表示电源内阻。

注意:在闭合电路中,外电阻可视为变化电阻,因此该图象展示了变化电阻两端电压与电流的关系。此外,电路中的其他定值电阻等效为电源内阻。

三、

在图象I中,A点代表特定电源E的闭合电路状态。当调节滑动变阻器,使路端电压为U0,电流为I0时,外电路电阻(即滑动变阻器阻值)R等于,恰好与图象II中表示的定值电阻大小R0相等。在该坐标系中,两图线交点A可视为电源E与定值电阻R0构成闭合电路。此时路端电压为U0,电流为I0,输出功率P=U0I0,即等于定值电阻R0的实际功率。

[例1](多选)如图所示,甲、

AD[图线与纵轴交点表示电源电动势,斜率大小反映内阻。由题图知E甲E乙,r甲r乙,A正确,B错误;当电流均为I0时,两电源路端电压相等,但内电压不等,C错误;当路端电压为U0时,电流为I0,外电阻R相等,D正确。

A.电源的内阻为0.5

C.当小灯泡两端的电压为0.5V时,它的电阻约为

D.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为3

D[根据电源的U-I图线在纵轴的截距表示电动势,斜率绝对值表示电源内阻可知,E=1.5V,r=Ω,选项A错误;根据小灯泡U-I图线上某点的纵、横坐标比值反映电阻,小灯泡电阻随电流增加而增大。根据P=I2R,电阻也随电功率增加而增大,选项B错误;当小灯泡两端电压为U=0.5V时,对应小灯泡中电流为I=6A,根据小灯泡U-I图线上某点的纵、横坐标的比值表示电阻可知,小灯泡电阻R==Ω,选项C错误。将电源与小灯泡组成闭合回路,并在题图乙中绘制出题图甲对应的图线,如图所示。两图线的交点表示电路的工作状态。根据小灯泡U-I图线上某点的纵坐标值,横坐标的乘积表示消耗的电功率可知,小灯泡的功率约为3W,选项D正确。

[练1]如图所示,a、b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线。

A.电池组的内阻是1

B.电阻的阻值为0.33

C.将该电阻接在该电池组的两端,电池组的输出功率将是4

D.改变外电阻的阻值时,该电池组的最大输出功率是4

A.

B.

C.

D.

故选AC。

[练3](多选)在如图所示的U-I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U-I图线。

A.电源的电动势为3V,内阻为0.5

B.电阻R的阻值为1

C.电源的输出功率为4

[练4]如图所示,直线A代表电源a的路端电压与电流的关系曲线,直线B代表电源b的路端电压与电流的关系曲线,而直线C则表示电阻R两端的电压与电流关系。b的电动势分别为Ea、Eb,内阻分别为ra、rb,将电阻R分别接到a、b两电源上,则(

[练5]如图所示,是测定两个电源的电动势和内电阻实验中得到的电流和路端电压图线,则应有(

A.

B.

C.

D.

[练6]某一电源的路端电压与电流的关系、电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示,用此电源和电阻R1、R2组成电路,R1、

A.

B.

C.将R1、

D.将R1、