《2022届高三物理二轮重难点突破（北京专用）》专题16 电磁学图像问题（解析版）

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高三专题复习 16：电磁学图像问题
1. 电路部分图像分析
【例1】 温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能，如图所示的图线分别为某金属导休和某半
导体的电阻随温度变化的关系曲线，则（ ）
A. 图线 1反映半导体材料的电阻随温度的变化关系
B. 图线 2反映金属导体的电阻随温度的变化关系
C. 图线 1反映金属导体的电阻随温度的变化关系
D. 图线 2反映半导体材料的电阻随温度的变化关系
【答案】CD
【考点】电阻率
【解析】金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体的电阻率随着温度的升高而减小：
图线 1的电阻随着温度的升高而升高，图线 2的电阻随着温度的升高而降低；根据电阻定律，材料的电阻
与电阻率成正比，故图象 1是反映金属导体的电阻随温度的变化关系，图线 2反映半导体材料的电阻随温
度的变化关系．故选 CD．
【例2】 图甲表示某金属丝的电阻 R随摄氏温度 t变化的情况．把这段金属丝与电池、电流表串联起来
（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计．
下列说法正确的是（ ）
A. tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系
B. tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
C. tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系
D. tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
【答案】B
【考点】闭合回路欧姆定律，图像问题
【解析】
由图甲可知：温度 t升高时，金属丝电阻 R增大，且 R与t为一次函数关系；根据闭合回路欧姆定律：
I=E
R+r
可知：R增大时，电流表示数减小，I与R的关系为反比例函数；因此温度与电流不是线性关系，
而tA温度较低、对应电流较大，tB温度较高、对应电流较小，故选 B．
【例3】 如图所示的 U－I图像中，直线 A为电源的路端电压与电流的关系，直线 B、C分别是电阻 R1、R2
的电压与电流的关系．若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则（ ）
A. 两个电阻的电功率相等
B. R1接在电源上时，电源的输出功率较大
C. R2接在电源上时，电源内阻的热功率较大
D. 两种情况下，电源中非静电力做功的功率相等
【答案】B
【考点】伏安特性曲线，电功率
【解析】U-I 图纵截距代表电源电动势、斜率代表电阻，两图线的交点为电源和电阻串联时的工作点：
由图像可知，电阻 R1的工作电流为
I0
2
、电压为
U0
2
，电阻 R2的工作电流为
I0
4
、电压为
3U0
4
，电源电动势
E=U0
、内阻
．
AB 项：根据 P＝UI 可知，电源输出功率等于电阻热功率，该功率分别为
P1=1
4U0I0
，
P2=3
16 U0I0<P1
，
因此 A错误、B正确；
C选项：根据 P＝I2R可知，电源内阻热功率分别为
P1r=1
4U0I0
，
P2r=1
16 U0I0<P1r
，因此 C错误；
D选项：根据 P＝EI 可知，电源中非静电力做功功率
P1E=1
2U0I0
，
P2E=1
4U0I0<P1r
，因此 D错误；故
选B．
【例4】 如图 1所示，用电动势为 E、内阻为 r的电源，向滑动变阻器 R供电，改变变阻器 R的阻值，路
端电压 U与电流 I均随之变化．
(1) 以U为纵坐标，I为横坐标，在图 2中画出变阻器阻值 R变化过程中 U－I图像的示意图，并说明 U－I
图像与两坐标轴交点的物理意义．
(2) a．请在图 2画好的 U-I 关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；
b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件．
(3) 请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落
之和．
【答案】详见解析
【考点】伏安特性曲线，能量问题
【解析】
(1) U-I 图如图所示：
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