《新课标高中物理图像与方法》专题05 电路中的图像（原卷版）

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专题 05 电路中的图像

一.对伏安特性曲线的理解....................................................................................................................................1

二.路端电压与外电阻的关系图像.......................................................................................................................3

三.电源的特性曲线................................................................................................................................................4

四.电源三功率和效率的相关图像.......................................................................................................................7

一.对伏安特性曲线的理解

(1)图中，图线 a、b表示线性元件，图线 c、d表示非线性元件；对于线性元件 R＝＝，对于非线性元件：R

＝≠。

(2)图像的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故 Ra<Rb，图线 c的电阻减小，图线 d的电阻增大。

(3)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻。在曲线上某点切线的斜率

不是电阻的倒数。

【典例分析 1】(多选)两个电阻 R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知(　　)

A．R1为线性元件，R2为非线性元件

B．R1的电阻 R1＝tan 45°＝1 Ω

C．R2的电阻随电压的增大而减小

D．当 U＝1 V 时，R2的电阻等于 R1的电阻

【典例分析 2】(多选)我国已经于 2012 年10 月1日起禁止销售 100 W 及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白

炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图象上 A点与原点的连线与横轴成

α角，A点的切线与横轴成 β角，则(　　)

A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小

B．在 A点，白炽灯的电阻可表示为 tan β

C．在 A点，白炽灯的电功率可表示为 U0I0

D．在 A点，白炽灯的电阻可表示为

【典例分析 3】．(2020·吉林“五地六校”合作体联考)如图所示为 a、b两电阻的伏安特性曲线，图中 α＝

45°，关于两电阻的描述正确的是(　　)

A．电阻 a的阻值随电流的增大而增大

B．因 I－U图线的斜率表示电阻的倒数，故电阻 b的阻值 R＝＝1.0 Ω

C．在两图线交点处，电阻 a的阻值等于电阻 b的阻值

D．在电阻 b两端加 2 V 电压时，流过电阻的电流是 4 A

【典例分析 4】(2020·安徽黄山市质检)如图所示是电阻 R的I－U图象，图中 α＝45°，由此得出(　　)

A．欧姆定律适用于该元件

B．电阻 R＝0.5 Ω

C．因 I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故 R＝＝1.0 Ω

D．在 R两端加上 6.0 V 的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是 2.0 C

二.路端电压与外电阻的关系图像

【分析要点】

U端-R图[

U＝IR＝·R＝

可见 U端随外电阻 R的增大而增大，如图所示。

特殊情况

① 当外电路断路时，I＝0，U＝E，开路电压即电动势

② 当外电路短路时，I短＝，U＝0，开路电压与短路电流的比值即为内阻

【典例分析 1】（2021 届江苏省盐城中学高三质量检测）如图所示电路中，电源为恒流源，能始终提供大

小恒定的电流。R0为定值电阻，移动滑动变阻器 R的滑片，则选项图中表示电压表示数 U、电路总功率 P

随电流表示数 I变化的关系图象，可能正确的是(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　D

【典例分析 2】(2021·河南南阳模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图所示，图线 a

是该电池在某光照强度下路端电压 U和电流 I的关系图象(电池内阻不是常量)，图线 b是某电阻 R的U－I

图象．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为(　　)

A．5.5 Ω B．7.0 Ω C．12.0 Ω D．12.5 Ω

三.电源的特性曲线

【分析要点】

1.从图中读出：

(1)电源电动势 E——纵轴的截距

(2)电源内阻 r（即 ΔU/ΔI）——直线的斜率的绝对值

(3)内、外电压——每一点纵坐标为外电压

(4)外电阻 R——每一点的纵横坐标的比值

(5)电源的三个功率——图线上每一点的横纵坐标的乘积为输出功率

(6)电源的效率——图线上每一点的纵坐标与纵轴截距的比值

2.电源的特性曲线与电阻的伏安特性曲线交点

(1)对电源：U＝E－Ir，如图乙中a线所示。

(2) 对定值电阻：U＝IR，如图乙中b线所示。

(3)交点的横纵坐标表示二者连成的电路中的工作电流和工作电压。

注意：a.图乙中a线常用来分析电源电动势和内电阻。

b．图中矩形 OABD、OCPD 和ABPC 的“面积”分别表示电源的总功率、输出功率和内电阻消耗的功率。

[来源:Z.xx.k.Com]

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