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初中物理教育教学思考者,中国教育学会会员、论文全国一等奖获得者、博客获省一等奖、主编了多本物理教辅。当然,最令人称道的还是《高垚骏物理工作室》!

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【中考物理专题】电学中的图像问题  

2013-06-29 07:29:54|  分类: 物理中考专题 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【中考物理专题】电学中的图像问题







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【中考物理专题】电学中的图像问题



 

15955633029;1148631378; xzyggyj@163.com

电学中的图像问题
山东省淄博市淄川区中小学社会实践活动基地 张勤昌



本文所说的图像问题是指题目的内容除了文字以外,还伴随有两个物理量之间的

关系图像。图像类试题以图像为信息载体,主要考查考生识别图像、从图像中提

取有效信息的能力、分析能力。图像类试题在中考中一直占有重要的地位,很多

学生不能很好的利用图像分析处理试题中的问题,尤其是数学学习差的学生,一见

到图像题便产生畏惧,致使在这类试题中失分较多,为了使学生能较好的解决这类

试题,有必要对这类试题进行分析,下面通过例题说明这类试题的解题方法,以期

对同学们有所启迪。

 

一、电压──电流关系图像

 

例题1(2011 河南)图1是甲、乙两电阻的电流与电压关系的图像,现将甲、乙串联

后接在电压为4.5V的电源两端。下列分析正确的是

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.甲的阻值是乙阻值的两倍

 

B.通过乙的电流是甲的电流的两倍

 

C.乙两端的电压是甲两端电压的两倍

 

D.甲的电功率是乙的电功率的两倍 

 

分析:本题中图像是电阻两端的电压与流过电阻中的电流关系的图像,图像的纵

轴表示电阻两端的电压,横轴表示通过同一电阻中的电流,图像是一条直线且过

坐标原点。图像上除原点以外的点的纵坐标和横坐标的比值就是直线的斜率,斜

率值就等于相应的电阻的阻值。

 

在甲图线上取横坐标(电流)为0.6A的点,则对应的纵坐标(电压)为3.0V ,纵横

坐标的比值等于甲图线所对应的电阻值【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=5Ω ;同理可得乙图线所对

应电阻值【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=10Ω 。知道了甲乙两电阻的阻值后,根据相关的电路知识可得,

A、B、D选项错误,C选项正确。

 

点评:本题属于阻值不变的电压电流关系图像,图像为直线,直线的斜率等于电阻的

阻值。利用该图像可以求电阻、电阻两端的电压、通过电阻中的电流、电阻消耗的

功率。

 

例题2(2011浙江义乌)如图2甲所示,电源电压恒为9伏,滑动变阻器的最大阻值

为100欧,电流在0.1安~0.4安之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的

电流与其两端电压的关系如图2乙所示,则下列判断正确的是

 

A.电子元件工作时,电阻保持不变

 

B.电子元件处于正常工作状态时,电路消耗的最小功率为3.6瓦

 

C.当P在中点时,电子元件与滑动变阻器的电压之比为1:1

 

D.为使电子元件处于正常工作状态,滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5欧~70欧

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

分析:本题中的图像为电压电流关系图像,纵轴表示的是电子元件两端的电压,

横轴表示的是流过电子元件中的电流,图像为一条曲线,图像的变化趋势是,

随着电流的逐渐增大电压逐渐增大。用此图求电阻时,图像上点的纵坐标除以

横坐标的值为该点对应电流或电压时元件的电阻值。

 

在图像上取不同的点,各点的纵坐标和横坐标的比值就是相应电压或电流时电子

元件的电阻值,不同的点,这个比值是不同的,所以电子元件工作时,电阻是不

同的。A选项错。

 

设电源的电压为U,则U = 9V 。由题意可知,通过电子元件的最小电流是

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间= 0.1A,电路消耗的最小功率【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=9V×0.1A= 0.9W。

B选项错。

 

由图像可知,在通过电子元件的电流最大时,电子元件两端的电压也最大,

最大电压为4V 。如果电子元件与滑动变阻器的电压之比为1:1 ,则电子元件

两端的电压将为4.5V ,在4.5V电压下,通过电子元件的电流将大于0.4A ,

所以电子元件与滑动变阻器的电压之比不可能为1:1。C选项错。

 

由图像可知,流过电子元件的电流最小时,电子元件两端的电压也最小,

最小电压是2V ,此时滑动变阻器两端的电压最大,

最大电压【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间= 9V- 2V=7V ,滑动变阻器两端的电压最大时,

滑动变阻器的电阻达到最大,【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=70Ω;

流过电子元件的电流最大时,【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=0.4A  ,电子元件两端的电压也最大,

最大电压是4V ,此是滑动变阻器两端的电压最小【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=9V-4V=3V ,

滑动变阻器两端的电压达到最小时,滑动变阻器的电阻达到最小,

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=12.5Ω;所以滑动变阻器的阻值范围应控制

在12.5Ω~70Ω。D选项正确。

 

点评:本题属于阻值变化的电压电流关系图像,图像为曲线,曲线上不同的

点所对应的元件的阻值是不同的。利用图像可以求元件的电阻、元件两端的

电压、通过元件中的电流、元件消耗的功率。

 

二、电压──电阻关系图像

 

例题3.(2011福州)如图3甲所示电路,电源电压为6V不变,滑动变阻器的

滑片P从a端移动到b端,定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的

图像如图3乙所示。问:

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

(1)当R2为10Ω时,电压表的示数是多少?

 

(2)当电压表示数为2V时,R1的阻值是多少?

 

(3)滑动变阻器的滑片P在b端时,电阻R1的功率是多少?

 

分析:本题中的图像是电压电阻关系图像,纵轴表示的是R1上的电压

即电压表的示数,横轴表示的是R2的电阻值。图像是一条曲线,图像的变化

趋势是:随着电阻的逐渐增大,电压逐渐减小。

 

(1)设电源的电压为U ,则U=6V 。由图像可知,当R2阻值为10Ω时,对应

的电压值为3V ,即此时电压表的示数为3V 。

 

(2)当电压表示数U1=2V时,由图像可知对应的R2的阻值是R2=20Ω ,

因为R1 、R2串联在电路中,所以此时R2上的电压U2=U-U1=6V-2V=4V ,

通过R2的电流I2=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=0.2 A 。因通过R1和R2的电流相等,

所以R1的阻值R1=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=10Ω 。

 

(3)滑动变阻器的滑片P在b端时,此时滑动变阻器接入电路中的阻值

达到最大,由图像可知【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=50Ω,此时电压表的示数【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=1V ,

R1的电功率P1=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间= 0.1W。

 

点评:本题中的电压电阻图像,纵轴上的电压,不是横轴上电阻两端的电压,

这一点在解题时一定要注意,这也是本题的一个创新。

 

三、电流──电压关系图像

 

例题4.(2011河北)图4是小明设计的调光电路图,他将粗细均匀的电阻丝AB

通过滑片P连入电路,小灯泡的额定电压为6V。闭合开关S后,滑片P从最左端A

滑到最右端B的过程中,小灯泡的I—U关系图像如图5所示。(电阻丝AB的阻值

不随温度变化) 求:

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

(1)小灯泡的额定功率;

 

(2)电阻丝AB的阻值;

 

(3)当AB连入电路的阻值R1=2.5【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间时,灯泡消耗的功率为3.2W,此时灯

丝的阻值为多少。

 

分析:本题中的图像是小灯泡的电流电压关系图像,图像的纵轴表示流过

小灯泡中的电流,横轴表示小灯泡两端的电压,用此图像求电阻时,阻值

是图线上点的横坐标除以纵坐标的值。图线的变化趋势是随着电压的逐渐

增大,电流逐渐增大。

 

(1)闭合开关S后,滑片P滑到最右端B时,电阻丝AB接入电路中的阻值为0,

电源的电压全部加在小灯泡上。由图像可知,此时小灯泡上的电压为6V,

等于小灯泡的额定电压。在图像上,6.0V电压对应的电流是1A ,所以

小灯泡的额定功率【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=6V×1A = 6W 。

 

(2)要求电阻丝AB的阻值,只要求出滑片P在A端时电阻丝两端的电压和

流过的电流,由欧姆定律即可求得电阻丝的阻值。当滑片P在A端时,电阻丝

的电阻全部接入电路中,且电阻丝与小灯泡串联。由图像可知,当滑片P在

A端时,小灯泡两端的电压为1.5V,电流为【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=0.5A ,

则电阻丝两端电压:【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=6V—1.5V=4.5V ,

由欧姆定律得电阻丝AB的电阻:RAB=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间= 9Ω 。

 

(3)解法一:设灯泡的电阻为RL ,流过灯泡的电流为I ,

则 灯泡消耗的功率为:P=I2RL=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,

将U=6V、R1=2.5【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间、P=3.2W代入上式中,解得:RL=1.25【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间或5【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

由图像可知,灯泡上的电压最小时,灯泡连入电路中的阻值最小,

最小阻值【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=3【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,RL=1.25【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间 不符合题意应舍去,

所以RL =5【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

解法二:设灯泡的电阻为RL ,流过灯泡的电流为I ,

由题意得 I(R1+RL)=6…①   I2RL=3.2…② 。

由①②两式消去RL得 :25I2-60 I+32=0 解得 I=0.8A 或I=1.6A 。

由图像可得,流过小灯中的电流最大是1A ,所以 I=1.6A不符合题意,

应舍去。把I=0.8A代入②式得RL=5Ω 。

 

点评:本题中的电流电压关系图像是一条曲线,说明在不同的电压值时,

所对应的电阻值是不相同的,用该图线求电阻时一定要注意电阻值是横坐标

除以纵坐标的值。用该图像可以求小灯泡两端的电压、流过小灯泡的电流、

小灯泡的电阻、小灯泡消耗的功率。

 

四、电阻──温度关系图像

 

例题5.(2011山西)PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,它的发热效率较高,

PTC有一个人为设定的温度。当它的温度低于设定温度时,其电阻值会随它的

温度升高而变小;当它的温度高于设定温度时,其电阻值随它的温度升高而变大。

如图6所示的陶瓷电热水壶就使用了这种材料。它的工作电路如图7所示,R0是

定值电阻,其阻值不受温度的影响。RT是PTC的电阻,它的电阻值与温度的关系

如图8所示。该电热水壶在RT设定温度状态工作时,电路消耗的总功率为1100W。

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

(1)R0的阻值为多少?

 

(2)当RT的温度为130℃时,电路中RT的实际功率为多少?

 

分析 本题中的图像是电阻温度关系图像,纵轴表示半导体陶瓷材料的电阻,

横轴表示半导体陶瓷材料的温度,图像是一条曲线。图像的变化趋势是,

随着温度的逐渐增大,电阻值先减小后增大。在温度的变化过程中,

电阻值有一个最小值。

 

(1)由题意可知,PTC材料的电阻值在人为设置的温度时是最小的。

在图像上,RT的最小值【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=34Ω ,此时对应的温度100℃ 。

设此时热水壶消耗的总功率是P1   ,电源电压为U,则U=220V ;

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间-34Ω=10Ω 。

 

(2)当RT的温度为130℃时,由图像可知,此时RT的阻值为【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=100Ω,

电路中的总电阻:【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=10Ω+100Ω=110Ω 。

电路中的电流:【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=2 A ,【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

两端的电压:【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=2A×100Ω=200V ;

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间的实际功率: 【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间 =200V×2A=400W。

 

点评:本题中的图像是一条“凹”型的曲线,这样的图像,

纵轴表示的物理量会有一个最小值,要注意纵轴物理量的变化趋势是:

先变小,后变大。用该图像可以求不同温度时,半导体陶瓷材料的电阻。

 

五、电阻──力关系图像

 

例题6.(2011济宁) 随着人们生活水平的不断提高,各种小汽车已经

走进我们的家庭。仔细观察和思考,可以发现小汽车的一些设计和使用

过程中的许多现象都与物理知识有关,请你用学过的物理知识解答下面

的问题:

 

图9为某小汽车测定油箱内油量的电路原理图。其中: Rx为压力传感器,

它的电阻值随受到压力的变化而变化,阻值随压力变化的关系如图10所示;

表A为油量表,它实质是一只电流表,油箱内油量的变化通过电流表示数的

变化显示出来; R0是阻值为5Ω的定值电阻;电源电压恒为15V;油箱位于

压力传感器Rx上,空油箱重50N。若电流表的量程为0~ 0.6A,该油箱加满

油时,指针恰好指示最大刻度,求:

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

①此时,R0两端的电压是多少? Rx的阻值是多少?②油箱最多能储油多少升?

(1升=1dm3)(取g=10N/kg、【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=0.7×103kg/m3)

 

分析:本题中的图像是电阻和力的关系图像,纵轴表示压力传感器的电阻,

横轴表示压力传感器所受的压力,图像是一条曲线。图像的变化趋势是:

随着压力的逐渐增大,传感器的电阻值逐渐减小。

 

①设电源的电压为U,空油箱重为G0,则U=15V ,G0=50N。当油箱加满

油时,由题意得电流表的示数I=0.6A ,

由欧姆定律得R0两端的电压U0=I R0=0.6A×5Ω=3V 。

由于R0 、Rx 串联在电路中,所以此时Rx 两端的电压Ux=U- U0=15V -3V=12V 。

由欧姆定律得Rx的阻值Rx =学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!= 学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯! =20Ω 。

 

②当Rx的阻值为20Ω时,由图像可知,此时压力传感器所受的压力为F=400N 。

则油箱盛满油时,油的重力为G = F -G0 =400N -50N =350N 。

设油箱的容积为【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,则学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间 = 【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=0.05立方米=50升 。

 

点评:本题是压力传感器在日常生活中的应用。在解题时要注意,

压力传感器的电阻值不会为零,不要把图像上压力的最大值当做油箱加满油时

压力传感器受到的压力。

 

六、功率──电压关系图像

 

例题7.(2011黄石)王明同学准备测量额定电压为2.5V 的小灯泡

在实际工作时的功率,根据已有器材,他设计好了电路原理图,并完成了实物连接.

如图11所示。

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

王明同学经过多次测量与计算后,得到了一组功率P 与电压的平方U2的数据,

下列各图中能正确表示P 与U2的关系的是:(设灯丝电阻不变)

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

分析:本题中的图像是功率与电压平方关系的图像,纵轴表示小灯泡的功率,

横轴表示小灯泡两端电压的平方。本题是判断图像的形状,但没有给出具体

的测量数据,要得出P 与U2的关系的图像,必须先找到P 与U2的关系式。因为

题目中设定灯丝的电阻不变,所以根据功率、电压、电阻之间的关系得P= 【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

因R不变,所以P与【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间成正比关系,P 与【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间的关系的图像应为直线。A选项正确。

 

点评:本题中图像的横坐标不是单一的纯物理量,而是一个物理量(电压)的

平方形式,这种处理实验数据的方式,可以使图像简单,易于绘制。

本题对学生的创新能力是一个挑战。

 

七、功率──时间关系图像

 

例题8.(2011桂林)小明的妈妈为了改善早餐的营养,买了一台全自动豆浆机,

如图12甲所示。图12乙所示是豆浆机的主要结构:中间部位是一个带动刀头的

电动机,用来将原料进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热管,负责对

液体加热煮沸。下表是这个豆浆机的主要技术参数;图13所示是豆浆机正常工作

做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P-t”图像。请解答下列问题:

 


型 号

SYL-624

额定电压

220V

额定频率

50Hz

电机功率

120W

加热功率

1210W

容量

1000mL


 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

(1)豆浆机正常工作时的最大电流是多大?

 

(2)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能是多少?

 

(3)在一次豆浆机工作的时候,小明将家里的其它用电器都关闭,他观察到

豆浆机的电热管工作时,家里标有“1200r/kW·h”字样的电能表转盘在1min内

转过了20转。此时电路的实际电压是多大?

 

分析:本题中的图像是功率时间关系图像,纵轴表示的是豆浆机电热管的功率

和电动机的功率,横轴表示的是加热管的工作时间和电动机的工作时间。

图像的变化趋势是,随着时间的变化,加热管的功率和电动机的功率在

工作时间内保持不变。

 

(1)设电源电压为U,加热管的功率为P1 ,电动机的功率为P2 ,

则U=22V,P1=1210W ,P2=120W。因为加热管和电动机是交替工作的,

所以豆浆机正常工作时的最大电流就是加热管工作时的电流I1  ,

由P=UI可得 I1= 【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间= 【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间= 5.5A。

 

(2)由图像可知,豆浆机正常工作做一次豆浆,加热管工作3次,

电动机工作2次。设加热管每次工作时间为t1 ,电动机每次工作时间为t2

 则t1 =3min=180s , t2 =1min =60s,由P= 【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可得豆浆机正常工作做一次豆浆,

总共消耗的电能W = 3P1t1 + 2P2t2 = 3×1210W×180s+ 2×120W×60s = 667800J。

加热管1min 内消耗的电能 W1=(20/1200)kw· h=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间kw·h=6×【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间J 。

加热管的实际功率【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间 =1000W。由【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

可得电热管的电阻R= 【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=40Ω 。

电路的实际电压【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间=200V 。

 

点评:本题中的图像是一些线段,表示用电器在工作的时候,功率是不变的,

另外本题中用电器在工作时的电阻是不变的。由该图像可求用电器的功率、

用电器工作一段时间消耗的电能。

 

除了上述所提到物理量之间的关系图像,在中考试题中,还有一些其它物理量之间

的关系图像,不管是哪两个物理量之间的关系图像,只要把握住坐标轴上的两个物

理量,然后结合图像形状,相关的物理知识,就能够从容解决图像问题。



电学U-I图像类中考题赏析



电学U-I图像类中考题赏析
山东省高唐县琉寺中学 李洪生



U-I图像是最经典的电学图像。根据图像巧妙确定元件在电路中的工作点,进而由

工作点的坐标即可知元件的实际工作状态下的电流、电压为求解电阻、电功率等

问题创造条件。本文就2011年全国各地中考出现的相关试题举例如下:

 

题1.(2011年重庆市)某导体中的电流与它两端电压的关系如图1所示,下列

分析正确的是(   )

 

A.当导体两端的电压学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!为0时,电阻为0

 

B.该导体的电阻随电压的增大而减小

 

C.当导体两端的电压为0时,电流为0

 

D.当导体两端的电压为2V时,电流为0.6A

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

题2.(2011年福建省泉州市)如图2所示的电路中,电源电压不变。闭合开关后,

滑片由b端向a端移动过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系如图3,

则电源电压U=     V,电阻R=    Ω,滑动变阻器的最大阻值是     Ω。

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

题3.(2011年四川乐山市)一小灯泡额定电压为2.5V,小灯泡电流随电压变化

的曲线如图4甲所示,将它连入如图4乙所示电路中,电源电压为6V且保持不变。求:

 

(1)小灯泡的额定功率;

 

(2)为保证小灯泡正常发光,此时滑动变阻器连入电路的电阻大小;

 

(3)当电流表的示数为0.15A时,滑动变阻器在1min内消耗的电能。

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

题4.(2011年鸡西市)LED灯(发光二极管)与普通照明灯相比具有低能耗、

高亮度的优点。鸡西市在春节期间实施节日亮化工程,大部分采用了LED

“绿色光源”。

 

(1)如图5是某种额定电压为3V的LED灯的U-I图像,它正常工作多长时间

消耗的电能为12焦耳?

 

(2)若LED照明光源1h 内可节约电能0.21×1012 J,这些电能可让1×106kg

的水温度升高多少摄氏度?(不计热量损失)

 

【中考物理专题】电学中的图像问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

题5.(2011年桂林市)如图6所示电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,

调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小,两个电阻的“U-I”关系图像如图7所示。

则下列判断正确的是(     )

 

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A.电源电压为10V

 

B.定值电阻R1的阻值为20Ω

 

C.滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~10Ω

 

D.变阻器滑片在中点时,电流表示数为0.3A

 

答案:

 

1.C 

 

2.6  12  50 

 

3.(1)0.5W (2)17.5Ω (3)40.5J 

 

4.(1)200s (2)50℃ 

 

5.D

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