专题15　电学图象问题 课件(共34张PPT) 2023-2024学年物理人教版九年级全一册

(共34张PPT)
电学图象问题
专题15
第十八章　电功率
一、U－I、I－U图象
例1　将电阻R和灯泡L接在图甲所示的电路中，电源电压保持不变。图乙为电阻R和灯泡L的I－U图象。闭合开关S，电流表示数为0.3 A，则电源电压和电阻R的大小分别是(　　)
A.8 V　6.67 Ω
B.12 V　20 Ω
C.8 V　20 Ω
D.12 V　10 Ω
C
变式训练1　(2023·揭阳期末)图甲是小灯泡L和电阻R的I－U图象。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合S1时，电流表的示数为0.5 A。电源两端电压保持不变，下列说法中正确的是(　　)
A.电源电压为3 V
B.只闭合S1时，小灯泡L的电阻为2 Ω
C.再闭合S2后，电流表的示数增加0.5 A
D.再闭合S2后，在1 min内电阻R产生的
热量为48 J
D
再闭合S2后，在1 min内电阻R产生的热量为Q＝W＝UIR1t＝4 V×0.2 A×60 s＝48 J，故D正确。
变式训练2　如图甲所示，电源电压恒定，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P从B端移至A端时，小灯泡恰好正常发光，两电压表示数随电流表示数变化的U－I图象如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)
A.电源电压为14 V
B.a图线为V2表示数随电流表示
数变化的图象
C.滑片向右滑动，灯泡会变亮
D.整个电路的最大电功率为12 W
D
解析　由题图甲知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电流表测电路中电流，电压表V1测灯泡L两端电压，电压表V2测滑动变阻器R两端的电压。滑片P从B点滑到A点的过程中，变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大；根据串联分压原理可知，滑动变阻器R两端的电压变小；由于电源电压不变，则灯泡L两端的电压变大；所以，a图线为电压表V1示数随电流表示数变化的U－I图象，b图线为电压表V2示数随电流表示数变化的U－I图象，故B错误。
滑片向右滑动，变阻器连入电路的电阻变大，电路中的电流变小；根据串联分压原理可知，滑动变阻器R两端的电压变大；由于电源电压不变，则灯泡L两端的电压变小；根据P＝UI可知，灯泡的电功率变小，所以灯泡会变暗，故C错误。
由题图甲可知，滑片在A点时滑动变阻器连入电路的电阻为0，此时电压表V1示数最大，电压表V1测量电源电压，所以由题图乙可知，电源电压为U＝U1最大
＝12 V，故A错误。
已知滑动变阻器的滑片P在A端时，小灯泡恰好正常发光，由题图乙可知IA＝1 A，此时电路中的电流最大，则整个电路的最大电功率为P最大＝U1最大
IA＝12 V×1 A＝12 W，故D正确。
二、I－R、U－R图象
例2　图甲是小伟探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的I－R关系图象。由图象可知：当电压一定时，电流与电阻成______(选填“正比”或“反比”)；他每次控制电阻的两端电压为____ V不变。若电源电压为4.5 V，实验中R的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω，那么滑动变阻器的最大阻值至少为_____ Ω。
反比
2.5
20
解析　由题图乙可知：当电压一定时，电流随着电阻阻值的增大而减小，所以电流与电阻成反比；
当R＝5 Ω时，I＝0.5 A，
此时U＝IR＝5 Ω×0.5 A＝2.5 V；
当R＝10 Ω时，I＝0.25 A，
此时U＝IR＝0.25 A×10 Ω＝2.5 V；
一直到R＝25 Ω时，I＝0.1 A，
此时U＝IR＝0.1 A×25 Ω＝2.5 V；
变式训练3　(2023·福州三模)如图甲所示，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω，电压表的量程为0～15 V。电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。则下列结果正确的是(　　)
A.电源电压为20 V
B.R1的阻值为5 Ω
C.开关S闭合后电路消耗的最小电功率
为1.44 W
D.为了保证电压表不被烧坏，滑动变阻
器的阻值变化范围为6～30 Ω
D
三、R－t图象
例3　如图甲是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图，其中电源电压U＝4.5 V且保持不变，电压表量程为0～3 V，R0是300 Ω的定值电阻，R1是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。若闭合开关S(　　)
A.环境温度为40 ℃时，热敏
电阻阻值是150 Ω
B.电压表V示数越小，环境温
度越高
C.电压表的最小示数是1.5 V
D.此电路允许的最高环境温度为60 ℃
D
解析　由题图乙可知，环境温度为40 ℃时，热敏
电阻阻值是200 Ω，故A错误；
变式训练4　测温模拟电路如图甲所示，温度表由量程为3 V的电压表改装而成，电源电压U为6 V，R的阻值为40 Ω，热敏电阻Rt随温度t变化的关系如图乙所示。则当开关S闭合后(　　)
A.电路可测量的最高温度为50 ℃
B.温度表的0 ℃应标在电压表零
刻度处
C.若增大U，电路可测量的最高
温度将增大
D.若U增大3 V，R增大45 Ω，电路可测量的最高温度将增大
D
当温度表的示数为0 ℃时，热敏电阻Rt的阻值不
为零，根据串联电路的分压作用知，热敏电阻
Rt两端的电压不为零，电压表的示数不为零，故
B错误；
四、P－I、P－U图象
例4　(2023·广西模拟)如图甲所示电路中，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象。则电源电压为_____ V，变阻器消耗的最大电功率是______ W。
6
1.8
解析　由电路图可知，R0与R1串联，
电压表测R1两端的电压，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，由图象可知，电路中的最小电流Imin＝0.2 A时，R1的电功率P1＝1 W，此时滑动变阻器两端的电压 ＝5 V，此时R0两端的电压U0＝IminR0＝0.2 A×R0，电源的电压U＝IR0＋U1＝0.2 A×R0＋5 V ①
当电路中的电流I′＝0.4 A时，R1的电功率P1′＝1.6 W，此时滑动变阻器两端的电压U1′＝ ＝4 V，电源的电压
U＝I′R0＋U1′＝0.4 A×R0＋4 V ②
当电路中的电流I′＝0.4 A时，R1的电功
率P1′＝1.6 W，此时滑动变阻器两端的
电压U1′＝＝4 V，电源的电压
U＝I′R0＋U1′＝0.4 A×R0＋4 V ②
因电源的电压不变，由①②式可得R0＝5 Ω，U＝6 V。
变式训练5　如图甲所示，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中， R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A.R1的阻值为20 Ω
B.R2的最大阻值为50 Ω
C.电源电压为7 V
D.该电路消耗的最大电功率为0.9 W
B
电源电压为U＝I1R1＋U1＝0.4 A×10 Ω＋2 V＝6 V，C错误。