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【中考电学图像问题的归类与解析】 电学图像

时间:2019-01-17 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  新课程改革的这几年,考试题目越来越多样,越来越新颖.图像作为一种形象、直观的语言,在物理学中应用开始变的广泛,它能表达物理规律、描述物理过程、表示物理量之间的关系、使复杂问题变得简单明了.近年来通过图像来考察同学们的相关能力已是一种趋势,也是命题的热点.图像的考察能反映同学们掌握物理规律、应用物理知识的综合能力以及从图像中获取信息的能力.解物理图象题一般要明确图象中横坐标、纵坐标所表示的物理量和所表达的物理意义,从而根据图象对题目中问题做出正确判断.
  目前,电学图象题中U-I图像是最经典的.根据图像巧妙确定元件在电路图像中的点,进而由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.下面就这几年全国各地中考出现的相关试题归类并解析:
  一、 U-I图像是直线
  U-I图像若是直线,则由图像特点可知:该元件电流I与电压U成正比;阻值R始终不变.利用欧姆定律I=U/R将其电阻求出,并且在后面的问题中可以随时利用该阻值进行解答并根据问题随时从图像中获取信息.
  例1 某导体中的电流与它两端电压的关系如图所示,下列分析正确的是( )
  A. 当导体两端的电压为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
  解析 根据I=U/R求出该导体阻值为5Ω,始终不变.D选项中,当导体两端的电压为2V时,电流可以根据I=U/R求出,也可以直接从图像中获取.
  答案 C
  例2 小娟在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”时,将记录整理的实验数据绘制成如图所示I-U关系图像.由图可得甲的电阻为 Ω,甲、乙两个电阻串联后总电阻是 Ω;这两个电阻串联后接在电压为9V的电源上,电路中的电流为 A;这两个电阻并联后接在9V电源上,干路中的电流为 A.
  解析 根据I=U/R求出R=10Ω,R=5Ω.
  答案 10 15 0.6 2.7
  二、 U-I图像是曲线
  U-I图像若是曲线,则由图像特点可知:该元件电流I与电压U不成正比;阻值R一直在变.绝不可利用欧姆定律I=U/R求出其电阻并在后面的问题中利用该阻值进行解答.唯一的办法就是从图像中获取信息,“每求一问,找一次点”.
  例3 如图是小明同学在网上查阅的一幅某种型号的家用白炽灯泡电流与电压关系的图像.通过分析图像可知:灯泡的电阻随着电压的升高而 ;这只灯泡在220V电压下工作时,消耗的电功率是 W;这只灯泡两端电压是110V时,灯丝电阻是 Ω.
  解析 U-I曲线图像中,图像越趋向于电压U,电阻R越大;越趋向于电流I,电阻R越小.该题灯泡电压在220V和110V时,阻值是不同的,需要找到相对应的坐标点,根据其坐标值进行求解.
  答案 增大 39.6W 733Ω
  例4 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甲所示,将它连入如图乙所示电路中,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
  解析 此题(1)(2)都是灯泡处于正常工作状态下的问题,只能利用电源电压6V和图像中(2.5V?摇0.2A)坐标点进行求解;(3)只能利用电源电压6V和图像中(1.5V?摇0.15A)坐标点进行求解.
  答案 (1) 0.5W (2) 17.5Ω (3) 40.5J
  三、 U-I图像中直线和曲线相结合
  例5 两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示.把它们串联在电路中,如图乙所示,闭合开关S,这时电流表的示数为0.4A,则电源电压和元件B的电功率分别是( )
  A. 2.0V,0.8W B. 2.5V,1W
  C. 4.5V,1W D. 4.5V,1.8W
  解析 此题两个问都必须知道元件A和B两端的电压.元件A是定值电阻,可以任意找一个格点坐标算出电阻,再根据U=IR计算出此时的UA;或者直接利用图像,找到0.4A这个坐标点对应的电压2V即可.元件B的阻值一直在变,求解UB的唯一方法就是从图像中获取,直接找到0.4A这个坐标点对应的电压2.5V.
  答案 C (U电源=2V+2.5V=4.5V?摇 PB=UI=2.5V×0.4A=1W )
  例6 如图甲所示,当开关S接a时,移动滑动变阻器的滑片P,根据测出的电流、电压值,画出了定值电阻R的U-I图像;当开关S接b时,同样根据测出的电流、电压值,画出了灯泡L的U-I图像,如图乙所示.
  (1) 求定值电阻R的阻值;
  (2) 将R与灯L串联接在6V的电源两端时求灯丝的实际电阻值;
  (3) 将R与灯L并联接入电路并调节电源电压,当R消耗的电功率为4.9W时,灯L恰好正常发光,求灯L的额定功率.
  解析 该题干没有任何有用的数字信息,所有信息只能从图像中获取.
  (1) 因为R0是定值电阻,所以直线条是R0的图像,在该图像找任一格点,根据R=U/I即可求出R0阻值为10Ω.
  (2) 另一图像即为灯泡L,由于灯泡的电阻是变的,所以只能求解它在某个时刻时的电阻.究竟是哪一点呢?只能根据题目中“将R0与灯L串联接在6V的电源两端”判断此时定值电阻R0和灯泡L的电流相等,两端电压之和等于6V,从而在U-I图像中找横坐标相同且纵坐标和为6V时的电流,由图像知这个电流为0.4A,并进一步可知此时灯泡L两端的电压为2V,因此灯泡的电阻是5Ω.
  (3) 根据R0=10Ω和“R0消耗的电功率为4.9W”可以求出R0的电压为7V;“R0与灯L并联”3
  判断此时灯泡L的电压也是7V,;利用图像找到(0.75A 7V)坐标点,根据P=UI计算出灯泡L的额定功率.
  答案 (1) 由图像可知:当U=2VI=0.2A时, R=U/I=2/0.2=10Ω
  (2) 分析图像可知:只有当I =0.4A时,U +U =6V ∴ R=U/I=2/0.4=5Ω
  (3) ∵ P=UR?摇 ∴ U=7V
  ∵ R与R并联?摇且灯正常发光?摇?摇∴UL额=U0′=7V
  由图像可知:此时,I=0.75A?摇 ∴ P= UI=7×0.75=5.25W

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