第3章 第一节导体的伏安特性曲线（word版含答案）

2019粤教版必修第三册 第3章 第一节 导体的伏安特性曲线
一、解答题
1．如下图甲所示电路中，R1＝R2＝R3＝10Ω，S断开时，电压表示数为16V，S闭合时，示数为10V，若电压表可视为理想的，求：
(1)电源电动势和内阻各为多大？
(2)闭合S前后R1消耗的功率分别多大？
2．如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：
（1）电源的输出功率P出是多大？
（2）电源内部损耗的电功率P内是多少？
（3）电源的效率η是多大？
3．一研究小组通过实验画额定电压为3 V的小灯泡的伏安特性曲线，实验时，要求小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大，该小组应选用如图所示电路中哪个电路进行实验？为什么？
4．如图甲所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化．参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电池的内阻)．
（1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12 V的电源上，求流过电灯的电流和每个电灯的电阻；
（2）如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与9Ω的定值电阻R0串联，接在电动势为8 V、内阻为1Ω的电源上，求通过电流表的电流值以及每个电灯的实际功率．
5．如图所示，已知电源电动势为20V，内阻不计，当接入固定电阻R=5Ω时，电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作，求：
（1）电路中的电流强度？
（2）电动机的额定工作电压？
（3）电源的总功率？
6．如图为甲、乙的伏安特性曲线，其阻值分别用R甲、R乙表示。则：
(1)R甲、R乙分别为多少？
(2)当R甲、R乙两端的电压相同时，流过两电阻的电流之比I甲∶I乙为多少？
(3)当流过R甲、R乙的电流相同时，R甲、R乙两端的电压之比U甲∶U乙为多少？
7．在某一温度下，两个电路元件A和B中的电流与两端电压的关系如图所示。
（1）分析图像并说明哪个元件中的电流与它两端电压之间的关系遵循欧姆定律，为什么？
（2）将A和B并联后接在电压为的电源两端，求元件A的电功率及通过A和B的总电流。
8．如图所示为某金属导体的伏安特性曲线：
(1)试说明导体电阻随电压的变化规律；
(2)试算出电压为20 V时导体的电阻；
(3)欧姆定律适用于该导体吗？
9．下表是某品牌洗衣机的技术参数：
国家能效等级 1级 额定洗涤容量 8kg
额定电压 220V 电源频率 50Hz
洗涤功率 220W 脱水功率 500W
洗涤噪音 43分贝 转速 1200转/分
内筒材料 不锈钢 标准程序耗水量 59升
出厂日期： 2018年1月20日
出厂编号： GB201801200315
请根据表中的技术参数解答下列问题：
(1)该洗衣机正常工作的电压为多少伏特
(2)该洗衣机在常温下正常洗涤时的电流为多少安培？
(3)该洗衣机在常温下正常洗涤2 h，消耗的电能是多少千瓦时
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．(1) 20v, 5Ω (2). 2.5W
【解析】
【详解】
(1)当断开S时，R3中电流可视为零(因理想伏特表内阻可视为无限大)，R3两端电压也可视为零，故伏特表指示的是电源的路端电压，又此时外电路是R1，R2串联，
电路中总电流I＝0.8A
由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir
代入数值E＝16＋0.8r
当闭合S时，伏特表指示的是R2两端电压，外电路结构是R1与R3并联，再跟R2串联，此时电路中总电流＝1A
外电路总电阻为R＝＋R2＝15Ω
由E＝(R＋r) 得E＝(15＋r)　
解得E＝20V，r＝5Ω 　　
(2)闭合S前后，R1消耗的功率分别为 P1＝I2R1＝0.82×10W＝6.4W 　
闭合S后，R1消耗的功率为P1‘＝I2R1=0.52×10W＝2.5W
2．（1）4W，（2）2W，（3）66.7%
【解析】
【详解】
试题分析：（1）由电源的U-I图象读出电动势，求出内阻．两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI求出电源的输出功率．（2）电源内部损耗的电功率由公式求解．（3）电源的总功率为，电源的效率为．代入数据求解即可．
（1）从A的图线可读出，电源的电动势 E=3V，内阻
从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流I=2A
则电源的输出功率为
（2）电源内部损耗的电功率
（3）电源的总功率为
故电源的效率为
【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率．
3．b，实验要求电压能从零开始变化
【解析】
【详解】
该小组应选b图，因为实验要求电压能从零开始变化，故只有分压接法才可实现
4．（1）0.4A ；10Ω（2）0.3 A；0.6W
【解析】
【详解】
（1）把三个这样的电灯串联后，每只电灯得到的实际电压为-
由题图甲可知，每只电灯加上4V的实际电压时的工作电流均为I=0.4A
由此可以求出此时每只电灯的实际电阻.
（2）在题图乙的混联电路中，设每只电灯上的实际电压和实际电流分别为和.
在这个闭合电路中，．
代入数值并整理得
这是一个反映电路的直线方程．把该直线在题图甲的坐标系中画出，
如图所示．(I代表，U代表)
这两条图线的交点
同时满足了电路结构和元件的要求，此时通过电流表的电流值
每只电灯的实际功率.
5．（1）1.5A；（2）9.5V；（3）30W．
【解析】
【分析】
【详解】
（1）串联电路中灯L正常发光，电动机正常工作，则电路中电流强度等于灯L的额定电流，则得
（2）电路中的电动机是非纯电阻电路．电路中有
E=UR+UL+Um
故电动机的额定电压为
Um=E﹣UR﹣UL =(20-3-1.5×5)V=9.5V
（3）电源总功率为
P总=IE=1.5×20W=30W
6．(1) ， (2)3∶1 (3)1∶3
【解析】
【详解】
1.由得：
，
，
2.由知，
；
3. ，由得：
；
7．（1）元件A；（2）0.8W；0.7A
【解析】
【详解】
（1）分析图象可知，元件A中的电流与两端的电压关系图象是正比例函数，说明元件A的电阻不变，电流与电压成正比，遵循欧姆定律；
（2）将A和B并联后接在电压为2.0V的电源两端时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以通过A的电流0.4A，则元件A的电功率
P=UI=0.8W
由图可知通过B的电流为0.3A，则通过A和B的总电流为0.7A。
8．（1）随电压的增大，该导体电阻变大．（2）13.3 Ω.（3）见解析；
【解析】
【详解】
（1）各点的电压与电流的比值为对应的电阻，由图可知电阻值随电压的增加而增加，
（2）由图可知，当电压为20V时，对应的电流为1.5A，由欧姆定律可知， ；
（3）欧姆定律适用于该导体
【点睛】
本题考查欧姆定律的应用及金属的伏安特性曲线，主要是能搞清图像的物理意义，要注意明确本题中不能用切线斜率求解电阻值．
9．（1）220V，（2）1A（3）0.44kWh
【解析】
【详解】
【分析】由公式求出洗衣机在常温下正常洗涤时的电流，由公式求出洗衣机在常温下正常洗涤2 h消耗的电能．
解：(1)洗衣机正常工作时，根据表中数据可知：
(2) 洗衣机在常温下正常洗涤时的电流为
(3)洗衣机在常温下正常洗涤2 h，消耗的电能是
答案第1页，共2页
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