类型二 电学中的图像问题

类型二电学中的图像问题一．I－U、U－I图像15. (2017巴中)如图所示是定值电阻甲和小灯泡乙(6 V、3 W)的U－I图像，将它们串联在电路中，下列说法正确的是()第15题图A. 该电路允许的最大电压为12 VB. 当小灯泡正常发光时，电阻消耗的功率为3 WC. 当电源电压为7 V时，电路消耗的总功率为2.8 WD. 若将两者并联起来，电路消耗的最大功率为7.2 W16. (2017高新二校模拟)如图甲所示，电源电压恒为8 V，滑动变阻器的最大阻值为80 Ω，电流在0.1 A～0.4 A之间时电子元件均能正常工作．此电子元件电流与其两端电压的关系如图乙所示．下列说法正确的是()第16题图A. 电子元件的电阻随电流的变大而变大B. 为使电子元件处于正常工作状态，滑动变阻器的阻值范围应控制在10 Ω～80 ΩC. 当变阻器阻值为10 Ω时，电子元件与滑动变阻器的电压之比为1∶1D. 电子元件处于正常工作状态时，电路消耗的最小功率为0.6 W17. (2017滨州)如图甲所示，将额定电压为2.5 V的小灯泡接入电源电压为4.5 V 的电路中，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，记录相应电压表和电流表示数绘制成如图乙所示的U－I图像，则小灯泡的额定功率为________W，小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻是________Ω.第17题图18. (2017莲湖区模拟)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为6 V，闭合开关S后，当滑片P从R的一端滑到另一端的过程中，小灯泡的I－U关系图像如图乙所示．则小灯泡的额定功率为______W，电源电压为______V，滑动变阻器的最大阻值为________Ω.第18题图19. (2017兰州)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关，将变阻器滑片从一端移动到另一端的过程中，两只电压表与电流表示数的变化关系图线如图乙所示，则电源电压为________V，滑片移至最左端时10 s内电流通过R1产生的热量为________J.第19题图二．I－R、U－R图像20. 某同学用图甲电路研究导体中的电流与电阻的关系，电源电压恒为6 V．改变电阻R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，保持R两端的电压不变，记下四次实验相应的电流和电阻值，并用黑点描在乙图中．实验过程中，移动变阻器的滑片时，眼睛应注视的目标以及所选滑动变阻器的规格合理的是()第20题图A. 电压表示数“20 Ω 1 A”B. 电压表示数“50 Ω 2 A”C. 电流表示数“20 Ω 1 A”D. 电流表示数“50 Ω 2 A”21. (2017爱知中学模拟)在图甲所示的电路中，当滑片P由b移到a的过程中，电压表示数U及滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示．则电源电压为________V；电阻R1的阻值为________Ω；当滑片P移到中点时，通过R1的电流为________A，此时，电路消耗的总功率为________W.第21题图22. (2017铁一中模拟)甲、乙两小组同学用图甲所示的电路进行了一些实验探究．第22题图(1)甲小组选取的定值电阻为10 Ω，电阻箱阻值如图乙所示，其值为________Ω，此时电压表的示数为3.5 V，则电源的电压为________V；实验中若增大电阻箱阻值，电路中的电流将________(选填“变大”“变小”或“不变”)．(2)乙小组选用其他规格的电源和定值电阻进行实验，他们通过调节电阻箱，得到几组电阻箱的阻值和对应的电压值，并作出U－R图像(如图丙)．由图像可知，电阻箱阻值为20 Ω时，电压表的示数是________V，该组所选用定值电阻的阻值为________Ω.三．其他电学相关图像23. (2017交大附中模拟)图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像．则下列判断中正确的是()第23题图A. 该滑动变阻器R1的最大值是10 ΩB. 定值电阻R0的阻值10 ΩC. 电源电压是10 VD. 该电路的最大电流是0.4 A24. 一种电子体重计如图甲所示，人站立在承重面上，体重数自动显示在电子屏上．查阅资料后知道，其中用到了阻值随压力变化的压敏电阻，其阻值随压力变化的情况如图乙所示，工作原理如图丙所示，数据处理器(一种把电压值转化成体重数值的电子元件)连接在ab端或cd端，电源电压不变，则下面判断正确的是( )第24题图A. 电子体重计所称量人的体重越大，消耗的电能少B. 如果数据处理器接在ab端，电子体重计的读数越大，数据处理器接收到的电压值越大C. 如果数据处理器接在cd端，数据处理器接收到的电压值越大，所称量人的体重越小D. 如果数据处理器能把从小到大的电压值处理成从小到大的体重值，则该处理器应该在cd端25. (2017重庆B卷)如图所示甲为一个超声波加湿器，图乙为其内部湿度监测装置的简化电路图．已知电源电压为12 V，定值电阻R0的阻值为30 Ω，电流表的量程为0～200 mA，电压表的量程为1～9 V．湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示，其阻值最大为120 Ω(图中未画出)．则在电路安全工作的前提下，计算可得出()第25题图A. R的电流最小值为80 mAB. R的电功率最大值为0.9 WC. R0的电功率最小值为0.3 WD. 装置能监测湿度最大值为90%26. (2017交大附中模拟)在课外活动中，同学们设计了一种物品自动筛选器，可将质量小于一定标准的物品自动剔除，其原理如图甲所示，放在水平轻质传送带上的物品，经过装有压敏电阻R的检测区时，使R的阻值发生变化，其阻值随压力F变化的关系如图乙所示，已知电源电压为12 V，R0为定值电阻，当电路中电压表示数小于2.4 V时，机械装置启动，将质量不达标的物品推出传送带，实现自动筛选功能．第26题图(1)当检测区上没有物品时，电压表的示数为2 V，R0的阻值为多少________Ω；(2)当电压表示数为2.4 V时，压敏电阻的阻值为________Ω；(3)质量低于________kg的物品是不达标的．答案类型二 电学中的图像问题15. C 【解析】小灯泡的额定电流为I ＝P 额U 额＝3 W 6 V ＝0.5 A ，将小灯泡和定值电阻串联后，电路中允许通过的最大电流为0.5 A ，由图像可知，此时定值电阻两端的电压为5 V ，所以该电路允许的最大电压为6 V ＋5 V ＝11 V ，故A 选项错误；灯泡正常发光时，电压为6 V ，由图像可知，电路电流为0.5 A ，则定值电阻的电压为5 V ，即电阻消耗的功率为P ＝UI ＝5 V×0.5 A ＝2.5 W ，故B 选项错误；从图像可以看出，当电源电压为7 V 时，即定值电阻和小灯泡的电压分别为4 V 和3 V 时，电路中的电流为0.4 A ，故电路消耗的总功率为P 总＝U 总I ＝7 V×0.4 A ＝2.8 W ，故C 选项正确；若将两者并联起来，当它们两端的电压均为6 V 时，电路消耗的功率最大，此时从图像中可以看出，通过它们的电流分别是0.5 A 和0.6 A ，故总电流为1.1 A ，电路消耗的最大功率为P ＝UI ＝6 V×1.1 A ＝6.6 W ，故D 选项错误．故选C.16. C 【解析】由乙图可知通过电阻的电流与电阻两端的电压不成正比，所以工作时电子元件的阻值发生变化，电子元件的电阻随电流的变大而变小，A 错误；当电流为0.1 A 时，变阻器的阻值为R 1＝U －U 1I 1＝8 V －2 V 0.1 A ＝60 Ω；当电流为0.4 A 时，变阻器的阻值为R 2＝U －U 2I 2＝8 V －4 V 0.4 A ＝10 Ω，所以滑动变阻器的阻值范围应控制在10 Ω～60 Ω，B 错误；如果电压之比为1∶1，那么电子元件两端的电压为4 V ，通过变阻器的电流大小为I ＝U R ＝4 V 10 Ω＝0.4 A ，由于串联电路中电流处处相等，而由乙图知此时通过电子元件的电流为0.4 A ，C 正确；由P ＝UI 知，电流为0.1 A 时电路消耗的功率最小，为P ＝UI ＝8 V×0.1 A ＝0.8W ，D 错误．故选C.17. 0.625 8 【解析】由图乙可知，当小灯泡两端的电压为U 额＝2.5 V 时，通过小灯泡的电流I 额＝0.25 A ，则小灯泡的额定功率：P ＝U 额I 额＝2.5 V×0.25 A ＝0.625 W ；由电路图可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测小灯泡两端的电压，当小灯泡正常发光时，U 额＝2.5 V ，电路中的电流I ＝I 额＝0.25 A ，根据串联电路电压规律可知，此时滑动变阻器两端的电压：U 滑＝U －U 额＝4.5 V －2.5 V ＝2 V ，由欧姆定律得，滑动变阻器接入电路的电阻：R 滑＝U 滑I ＝ 2 V 0.25 A ＝8Ω.18. 1.2 6 45 【解析】由题图甲可知，小灯泡L 与滑动变阻器R 组成串联电路，电流表测串联电路中的电流，而电压表测小灯泡两端的电压．由图乙可知，灯泡两端的电压为6 V 时，通过的电流为0.2 A ，则灯泡的额定功率：P L ＝U L I L ＝6 V×0.2 A ＝1.2 W ．由电路图可知，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路为灯泡的简单电路，由图像可知，电源的电压U ＝U L ＝6 V ．当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图像可知，灯泡两端的电压U L ′＝1.5 V ，电路中的电流I ′＝0.1 A ，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以滑动变阻器两端的电压：U R ＝U －U L ′＝6 V －1.5 V ＝4.5 V ，由I＝ U R 可得，滑动变阻器的最大阻值：R ＝ U R I′＝ 4.5 V 0.1 A ＝ 45 Ω.19. 15 6 【解析】由电路图可知，滑动变阻器与R 1和R 2串联，电压表测R 2两端的电压，电压表测量滑动变阻器与R 2电压之和，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器的滑片向右移动时，电路中电压表示数变大，示数减小，电路中的电流增大，由图乙可知，当滑片移到最左端时，由欧姆定律可得U －12 V R 1＝0.2 A ，当滑片移动最右端时，由欧姆定律可得U －6 V R 1＝0.6 A ，组成方程组解之得U＝15 V，R1＝15 Ω，当滑片移到最左端时，R1在10 s产生的热量Q＝I2Rt＝(0.2 A)2×15 Ω×10 s＝6 J.20. B【解析】探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，所以眼睛应注视电压表示数；由图像可知，电阻两端的电压U＝IR＝0.2 A×10 Ω＝2 V；当电阻值为20 Ω时，电路中电流为0.1 A，变阻器的阻值R滑＝U滑I＝6 V－2 V0.1 A＝40 Ω，所以变阻器的最大阻值应大于40 Ω，A、C、D错误，B正确．故选B.21. 6100.3 1.8【解析】由图像可得：当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电压表测量的是电源电压，故由图乙可得电源电压是6 V；由图还可得滑动变阻器接入电路中的最大电阻是20 Ω，这时加在定值电阻两端电压是2 V，滑动变阻器两端电压是U P＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V，所以电路中的电流是I＝U PR P＝4 V20 Ω＝0.2 A，所以定值电阻的阻值是R1＝U1I＝2 V0.2 A＝10 Ω；当滑片移到中点时，滑动变阻器接入电路中的电阻是10 Ω，这时定值电阻两端电压U1′＝3 V，所以电路中的电流是I′＝U1′R1＝3 V10 Ω＝0.3 A，所以电路消耗的总功率是P＝UI′＝6 V×0.3 A＝1.8 W.22. (1)35 4.5变小(2)320【解析】(1)电阻箱的示数：0×1 000 Ω＋0×100 Ω＋3×10 Ω＋5×1 Ω＝35 Ω；电路中的电流：I＝U电阻箱R电阻箱＝3.5 V35 Ω＝0.1 A，定值电阻两端的电压：U定＝IR定＝0.1 A×10 Ω＝1 V，电源电压：U＝U定＋U电阻箱＝1 V＋3.5 V＝4.5 V；定值电阻与电阻箱串联在电路中，所以若增大电阻箱阻值，电路中的总电阻就会增大，根据欧姆定律可知，电路中的电流会减小．(2)由图像丙可知，当电阻箱的阻值为20 Ω时，对应的电压为3 V ，则此时电路中的电流为I′＝3 V 20 Ω＝0.15 A ，定值电阻两端的电压为U 定′＝0.15 A×R 定′，电源电压U ＝0.15 A×R 定′＋3 V ，由图像可知，当电阻箱的阻值为40 Ω时，对应的电压为4 V ，则此时电路中的电流为I″＝U″R″＝4 V 40 Ω＝0.1 A ，定值电阻两端的电压为U 定″＝0.1 A×R 定′，电源电压U ＝0.1 A×R 定′＋4 V ，因为电源电压不变，所以0.15 A×R 定′＋3 V ＝0.1 A×R 定′＋4 V ，解得：R 定′＝20 Ω.23. B 【解析】由电路图可知，R 0与R 1串联，电压表测滑动变阻器R 1两端的电压，电流表测电路中的电流．当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图像可知，电路中的最小电流I ＝0.2 A 时，R 1的电功率P 1＝2.0 W ，由P ＝I 2R 可得，滑动变阻器的最大阻值：R 1＝P 1I 2＝ 2 W （0.2 A ）2＝50 Ω，A 错误；当电路中的电流I′＝0.4 A 时，R 1的电功率P 1′＝3.2 W ，此时滑动变阻器R 1接入电路中的电阻：R 1′＝P 1′I′2＝ 3.2 W （0.4 A ）2＝20 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，由I ＝U R 可得，电源的电压：U ＝I′(R 0＋R 1′)＝0.4 A×(R 0＋20 Ω)，当电路中的电流为I ＝0.2 A 时，电源的电压：U ＝I(R 0＋R 1)＝0.2 A×(R 0＋50 Ω)，因电源电压不变，所以0.4 A×(R 0＋20 Ω)＝0.2 A×(R 0＋50 Ω)，解得：R 0＝10 Ω，B 正确；电源电压：U ＝I(R 0＋R 1)＝0.2 A×(10 Ω＋50 Ω)＝12 V ，C 错误；当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，则电路中的最大电流：I″＝U R 0＝12 V 10 Ω＝1.2 A ，D 错误．故选B. 24. D 【解析】由图丙可知，R 0与R 1串联，由图乙可知，电子体重计所称量人的体重越大时，压力F 越大，R 1的阻值越小，电路中的总电阻越小，由I ＝U R 可知，电路中的电流越大，由U ＝IR 可知，R 0两端的电压越大，则如果数据处理器接在cd 端，数据处理器接收到的电压值越大，所称量人的体重越大，故C 错误；因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R 1两端的电压变小，如果数据处理器接在ab 端，电子体重计的读数越大，数据处理器接收到的电压值越小，故B 错误；由W ＝UIt 可知，通电时间不确定，不能比较消耗电能的多少，故A 错误；综上可知，如果数据处理器能把从小到大的电压值处理成从小到大的体重值，则该处理器应该在cd 端，故D 正确．故选D.25. C 【解析】当电压表示数为9 V 时，R 能够接入电路中的电阻达到最大，此时电路中的电流最小，此时I 0 min ＝U 0R 0＝12 V －9 V 30 Ω＝0.1 A ＝100 mA ，A 错误；当R ＝R 0时，R 的功率最大，此时电路的电流为I ＝U 总R 总＝12 V 30 Ω＋30 Ω＝0.2 A ＝200 mA(没超过电流表的量程)，R 的最大功率为 P ＝I 2 R ＝(0.2 A)2×30 Ω＝1.2 W ，B 错误；R 0的最小功率为 P min ＝I 20 min R 0＝(0.1 A)2×30 Ω＝0.3 W ，C 正确；由丙图可知，R 的阻值越大，能监测到的湿度越大，当电压表示数为9 V 时，R 能接入的电阻达到最大，由前面分析可知，此时电路中的电流为0.1 A ，R 的阻值为R ＝U R I R＝9 V 0.1 A ＝90 Ω，由丙图可知，此时的湿度为80%，D 错误．故选C.26. (1)20 (2)80 (3)1 【解析】(1)由题图可知，当检测区没有物品时，压敏电阻的阻值R ＝100 Ω，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以压敏电阻R 两端的电压：U R ＝U －U 0＝12 V －2 V ＝10 V ，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流：I＝U RR＝U0R0，即10 V100 Ω＝2 VR0，解得：R0＝20 Ω；(2)当电压表示数U0′＝2.4 V时，压敏电阻R两端的电压：U R′＝U－U0′＝12 V－2.4V＝9.6 V，此时电路中的电流：I′＝U0′R0＝U R′R′，即2.4 V20 Ω＝9.6 VR′，解得：R′＝80 Ω；(3)由题图可知，当压敏电阻R′＝80 Ω时，受到的压力F＝10 N，因水平面上的物体对传送带的压力和自身的重力相等，由G＝mg可得，m＝Gg＝Fg＝10 N10 N/kg＝1 kg.则该装置能够剔除质量小于1 kg的物品．。