UI图象及ΔUΔI的物理意义及题型总结.docVIP

PAGE  PAGE 6 两种UI图象的比较及应用 研究对象一个导体的U—I关系， 也叫外电阻的伏安特性曲线一个完整电路的U—I关系， 也叫电源的伏安特性曲线1图象形状图象A（线性定值电阻）、 图象BC（非线性变化电阻）D2相关公式I=U/RU=E-Ir3横坐标的物理意义通过电阻的电流电源的输出电流4纵坐标的物理意义导体两端的电压电源的路端电压5横截距的物理意义短路时的电流大小6纵截距的物理意义电源的电动势大小7斜率的物理意义该电阻的大小，R=U/I电源的内阻大小，求内阻时最好用r=△U/△I8坐标乘积的意义该电阻消耗的电功率电源的输出功率或外电路的功率9图像形状的决定因素仅仅由导体本身决定，与其两端电压和流过的电流无关。仅由电源的电动势和内阻决定，与外电路无关。10两类图像交点的意义导体与电源（或等效电源）串联时，交点的横坐标表示流过电源（或等效电源）或导体的电流；交点的纵坐标表示电源（或等效电源）的路端电压或导体两端的电压；交点横纵坐标的乘积表示电源（或等效电源）的输出功率或此时导体消耗的功率。U/V I/A o 20 15 10 5 a b 5 10 如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线。则：⑴这只定值电阻的阻值为多少欧姆？⑵蓄电池组的内阻是多少欧姆？⑶若用该电源向定值电阻供电，则电源的总功率和电阻上消耗的电功率各是多少？ 由图象可知蓄电池的电动势为20V，由斜率关系知外电阻阻值为6Ω。用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Ω，因此输出功率最大为50 U/V I/A 0 1 2 3 4 3 2 1 例2.如下左图是某电源的伏安特性曲线，则该电源的电动势是多少？内阻是多少？电源的短路电流是多少？ U/V 乙 b a I/A O R0 甲 V1 V2 R A 解析：图线在纵轴上的截距2 V为电源电动势，图线斜率的绝对值： |ΔU/ΔI|=|1.8-2.0|/0.5=0.4 Ω为电源的内阻，短路电流：E/r=2/0.4=5 A 答案：2? ??0.4 ???5 例3.如上图甲所示的电路，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表V1和V2随电流表A读数变化的两条实验图象，如上图乙所示。关于这两条图象有： A、图象b的延长线不一定过坐标原点O。 B、图象a的延长线与纵轴交点的纵坐标值等于电源的电动势。 C、图象a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电源的输出功率。 D、图象a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电阻R0消耗的电功率。 随着电流的增大，a是逐渐下降的，b是逐渐上升的，所以a是V1，b是V2。当电流为0时，a与纵轴的交点就是电源电动势，所以A正确。R0两端电压为0，电流肯定为0，所以B也正确。当ab交会时，V1=V2，R=0，此时UI是电阻R0的功率，也就是电源输出功率，所以C正确，D不正确。 为什么a会随电流减小？ 因为电源有内阻，可以看成一个电压源和一个电阻的串联；随着输出电流的增大，电源内阻的分压就越大；但是电动势是不变的，所以对外的输出电压就随着输出电流的增大而降低了。U=E-I*R0；U 输出电压，E 电源电动势，I 输出电流，R0 电源的内阻。 例4．某额定电压为8V的灯泡的伏安特性曲线如图所示，若将它与一个R=7的定值电阻串联后接在电动势E=8V，内阻r=1的电源上，则通过该灯的实际电流为_____A（保留一位有效数字），该灯的实际电功率为______W（保留一位有效数字） 1.先算灯泡的电阻。R=U/I=8/0.6=13.332.i=8/(7+1+13.33)=0.375A 提示：画出等效电源的伏安特性曲线，该曲线和灯泡的伏安特性曲线的交点的横坐标为流过灯泡的实际电流。 针对训练 1．如图所示的4种导电器件的伏安特性曲线中,满足欧姆定律的是： 2．如右上图所示，是四只电阻的I－U图像，这四只电阻并联起来使用时，通过各只电阻的电流强度分别是I1、I2、I3、I4，则（ ） (A)I1＞I2＞I3＞I4 (B) I1=I2=I3=I4 (C) I1＜I2＜I3＜I4 (D)无法判断 Ｕ １ ２ Ｉ 3．如图为两个电源的Ｕ－Ｉ关系曲线，由图像可以得出的正确结论是： 　Ａ.电动势ε１＝ε２，发生短路时的电流Ｉ１＞Ｉ２； 　Ｂ.电动势ε１＝ε２，内电阻ｒ１＞ｒ２； 　Ｃ.电动势ε１＞ε２，内电阻ｒ１＜ｒ２。 　Ｄ.发生相同的电流变化时，电源２的路端电压变化较大。 图9 D C B A Ｕ Ｉ Ｕ Ｉ