华师大版科学九年级上册综合复习专题训练(八) 有关图像的识别与计算（含解析）

专题训练(八)　有关图像的识别与计算
类型一　伏安特性曲线的有关图像
1.[2020·安顺] 如图示是额定电压为3V的小灯泡的I-U变化关系图像。根据图像,下列关于小灯泡的一些物理量相关分析正确的是(　　)
A.此过程中电流与电压成正比 B.此过程中小灯泡的电阻保持不变
C.额定电流是0.3A D.额定功率是1.5W
2.如图示,图线A是通过电路元件A的电流与其两端电压关系的图像,图线B是通过电路元件B的电流与其两端电压关系的图像。根据这两个图像,下列说法或计算结果正确的是(　　)
A.由图像可知元件A的电阻随电压升高而变小
B.当电压为零时,两元件的电阻均为零
C.由图像可知,当电压为7V时两元件电阻相等
D.将这两个元件串联起来接在电路中,通过两元件的电流相等,两元件消耗的总功率为2.4W
3.某兴趣小组用如图所示的电路来测量一个软性材质的电阻R的阻值,电源电压恒定,闭合开关后,调节滑动变阻器的滑片,把每次实验中得到的电压表和电流表示数在U-I图像中描点,然后连接这些点得到如图图乙所示的U-I图像,则由图可知下列说法错误的是
(　　)
A.电阻R的阻值为10Ω
B.当电压表示数为3V时,R消耗的电功率为0.9W
C.若将R均匀拉长后,再重新进行实验,则描出的图线应在U-I图像中的Ⅰ区
D.滑片P左移,电路总功率变小
4.[2020·眉山] 如图所示,电源电压不变,将小灯泡L和电阻R接入电路中,只闭合开关S1时,小灯泡L的实际功率为1W。图乙是小灯泡L和电阻R的I-U图像。下列说法中正确的是(　　)
A.只闭合开关S1时,L的电阻为10Ω
B.再闭合开关S2后,电路总功率为1.2W
C.再闭合开关S2后,电流表示数增加0.5A
D.再闭合开关S2后,在1min内电阻R产生的热量是24J
5.有两只灯泡,灯L1标有“12V　6W”,灯L2标有“12V　12W”,通过L1和L2的电流随两端电压的变化关系如图示。若将L1、L2并联接在12V电源两端,则L1、L2中的电流大小之比是　　　　,1min内电路消耗的总电能为　　　　J。若将L1、L2串联接在某电路中使灯L1恰好正常发光,则此时灯L2的电阻为　　　　Ω。
6.如图示是电路元件甲和标有“2.5V　1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端,则电路的总功率是　　　　W;若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中,则乙的实际功率是　　　　W;若把乙和“3V　3W”的灯泡L(灯丝电阻不变)串联在电源两端,在保证电路元件安全的情况下,电源电压最大为　　　　V。
7.如图所示的电路,电源电压为6V,灯泡L1和L2均标有“6V　6W”字样,其电流随电压变化的曲线均如图图乙所示,问:
(1)若只闭合开关S1、S2,此时电路消耗的总功率是多少
(2)如图果只闭合开关S2,此时电流表的示数是多大
8.如图所示的电路,小灯泡L上标有“6V　3.6W”字样,闭合开关S后,滑片P从b端移到a端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系如图图乙所示。求:(不计温度对电阻的影响)
(1)小灯泡正常发光时的电阻。
(2)当滑片P滑到中点时,小灯泡L的实际功率。
类型二　有关功率的图像
9.[2020·武汉] 方方用所示电路研究电功率和电流的关系,绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图,如图图乙所示。
(1)实线表示的是　　　　(填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
(2)求R0的阻值。
(3)当电流表示数为0.5A时,求R消耗的功率。
10.[2020·营口改编] 如图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器R消耗的电功率随电流变化的关系如图图乙所示,图乙中的a、b两点与图甲中滑动变阻器的滑片在a、b两位置时相对应。下列说法正确的是
(　　)
A.滑动变阻器的滑片在a点与b点时,电路的总功率之比是1:2
B.电源电压为24V
C.滑动变阻器消耗的最大电功率为3.6W
D.电路消耗的最大电功率为7.2W
答案
1.D　 由图可知,I-U变化关系图像是一条曲线,则小灯泡的电流与电压不成正比,电阻不是定值;由图像可得,电压为3V(在额定电压下)时的电流(额定电流)是0.5A;额定功率P=UI=3V×0.5A=1.5W。
2.C　 由图像知,通过元件A的电流随其两端电压的增大而增大,电压增大相同值时,电流的增大值逐渐变小,由欧姆定律可知,元件A的电阻随电压升高而增大。导体电阻是导体本身的一种性质,与电压、电流无关,而与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关;当电压为零时,两元件的电阻不为零。由图像知,当电压为7V时,通过两元件的电流都为0.7A,由欧姆定律可知此时两元件的电阻相等。由串联电路的电流特点知,两元件串联时通过它们的电流相等,但由于电源电压未知,由P=UI可知不能确定两元件消耗的总功率。
3.D　 由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。由图乙可知,R两端的电压UR=3V时,通过的电流I=0.3A,由欧姆定律可得,电阻R的阻值:R===10Ω;当电压表示数为3V时,电阻R消耗的电功率:PR=URI=3V×0.3A=0.9W;将电阻R均匀拉长后,导体的长度变长、横截面积变小,其阻值变大,由U=IR可知,电流相同时,此时R两端的电压大于原来R两端的电压,则描出的图线应该在U-I图像中的I区;当滑片P向左移动时,变阻器接入电路中的电阻变小,根据电阻的串联规律,电路中的总电阻变小,由P=可知,电路的总功率变大。
4.D　 只闭合开关S1时,电路为小灯泡L的简单电路,此时小灯泡L的实际功率为1W,由图像可知,当UL=2V时,IL=0.5A,其实际功率为PL=ULIL=2V×0.5A=1W,符合题意,则电源的电压:U=UL=2V,由I=可得,小灯泡L的电阻:RL===4Ω;
再闭合开关S2后,R与L并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R两端的电压也为2V,由图像可知,此时通过R的电流为0.2A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流为I=IR+IL=0.2A+0.5A=0.7A,电路总功率:P=UI=2V×0.7A=1.4W;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,再闭合开关S2后,通过L的电流不变,则电流表示数的增加量即为通过R的电流,其大小为0.2A;
再闭合开关S2后,在1min内电阻R产生的热量:QR=WR=URIRt=2V×0.2A×60s=24J。
5.1:2　1080　8
(1)将L1、L2并联接在12V电源两端时,根据并联电路的电压特点,此时它们两端的电压均为12V,由图像可知通过L1、L2的电流分别为:I1=0.5A,I2=1.0A,则I1:I2=0.5A:1.0A=1:2;由于此时两灯泡两端的电压均等于其额定电压,且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,所以,电路的总功率:P=P1+P2=6W+12W=18W,由P=可得,1min内电路消耗的总电能:W=Pt=18W×60s=1080J。
(2)将L1、L2串联接在某电源两端,因串联电路中各处的电流相等,且使L1恰好正常发光,所以,由图像可知,电路中的电流I=I1=0.5A,此时灯泡L2两端的电压U2=4V,由I=可得,此时灯泡L2的电阻为R2===8Ω。
6.1.2　0.4　4
(1)把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两元件两端的电压U甲=U乙=2V,由图像可知,通过两元件的电流分别为I甲=0.4A,I乙=0.2A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流:I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A,电路的总功率:P=UI=2V×0.6A=1.2W。
(2)把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中时,因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,所以,由图像可知,当电路中的电流I'=0.2A,U甲'=1V,U乙'=2V时满足U甲'+U乙'=U,此时乙的实际功率:P乙=U乙'I'=2V×0.2A=0.4W。
(3)若把乙和“3V　3W”的灯泡L(灯丝电阻不变)串联在电源两端,由P=UI可得,元件乙和灯泡L的额定电流分别为:I乙额===0.5A,IL===1A,由I=可得,灯泡L的电阻:RL===3Ω;因串联电路中各处的电流相等,所以,在保证电路元件安全的情况下,电路的最大电流I大=I乙额=0.5A,此时元件乙两端的电压U乙额=2.5V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电路两端的最大电压:U大=I大RL+U乙额=0.5A×3Ω+2.5V=4V。
7.解:(1)只闭合开关S1、S2时,电路为L1的简单电路,电流表测电路中的电流,因电源电压和灯泡的额定电压相等,所以,电路消耗的总功率P=PL=6W。
(2)只闭合开关S2时,L1、L2串联,因两灯泡的规格相同,则它们的阻值相等,所以,由串联电路的分压特点可知,两灯泡两端的电压U1=U2===3V,因串联电路中各处的电流相等,所以,由图像可知,电流表的示数I=IL=0.7A。
8.解:(1)小灯泡L标有“6V　3.6W”字样,表示灯泡的额定电压为6V,额定功率为3.6W,根据P=可得,灯泡正常发光时的电阻:RL===10Ω。
(2)由图甲知,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;滑片P从b端移到a端的过程中,变阻器连入电路中的电阻从最大变为0,根据串联分压原理,电压表示数从最大变为0。由图乙知,滑片P在b端时,电压表示数为4V,对应的电流为0.2A;滑片P在a端时,电压表示数为0,对应的电流为0.6A。滑片P在a端时,电路为灯泡的简单电路,由欧姆定律可得,电源电压:U=IaRL=0.6A×10Ω=6V;滑片P在b端时,根据欧姆定律和电阻的串联可得,变阻器的最大电阻:R滑=-RL=-10Ω=30Ω-10Ω=20Ω;当滑片P滑到中点时,变阻器连入电路中的电阻:R中=R滑=×20Ω=10Ω,根据电阻的串联和欧姆定律,此时电路中的电流:I中===0.3A,此时灯泡的实际功率:P灯=×RL=(0.3A)2×10Ω=0.9W。
9.(1)R0
解:(2)由图乙中R0的功率与电流关系图像知,I=2A时,P0=32W,由P=I2R可得,R0的阻值:R0===8Ω。
(3)由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电流表测电路中电流,当滑动变阻器R连入电路的阻值为0时,电路为R0的简单电路,电路中电流最大,由图像知此时的电流I=2A,由P=UI可得,电源电压:U=U0===16V,由欧姆定律可得,当电路中电流I'=0.5A时,R0两端电压:U0'=I'R0=0.5A×8Ω=4V,由串联电路特点知,此时R两端电压:UR=U-U0'=16V-4V=12V,R消耗的功率:PR=URI'=12V×0.5A=6W。
10.C　 由电路图可知,R0与R串联。由图乙可知,滑片位于a点和b点时电路中的电流分别为Ia=0.8A、Ib=0.4A,变阻器消耗的电功率均为PR=3.2W,因电源的电压不变,所以由P=UI可知,两种情况下电路的总功率之比:Pa:Pb=UIa:UIb=Ia:Ib=0.8A:0.4A=2:1。
滑片位于a点和b点时,由P=UI=I2R可得,两种情况下变阻器接入电路中的电阻:Ra===5Ω,Rb===20Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=可得,电源的电压:U=Ia(R0+Ra)=Ib(R0+Rb),即0.8A×(R0+5Ω)=0.4A×(R0+20Ω),解得:R0=10Ω,电源的电压U=Ia(R0+Ra)=0.8A×(10Ω+5Ω)=12V。
滑动变阻器接入电路中的电阻为R时电路中的电流I=,滑动变阻器消耗的电功率:PR=I2R=R====,当R=R0=10Ω时,滑动变阻器的电功率最大,则===3.6W;
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路的总功率最大,则P大===14.4W。