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巧学物理等电流线法速解伏安特性曲线问题!

 湖南衡阳县人 2017-09-15

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两个负载串联时,流过它们的电流相等,对于负载是纯电阻的金属元件来说,其电阻率随温度的升高而增大,电阻会增大,在处理这些元件的实际功率等问题时,往往利用它们的I-U伏安特性曲线来求解,在I-U伏安特性曲线图中,作出垂直于电流轴的一条直线,称之为等电流线,将此等电流线进行移动,直到此线与I-U伏安特性曲线的交点之和满足题意所给的总电压,这样处理问题可以大大减少运算量,会事半功倍.

【调研1】如图a所示,其中R两端电压U随通过该电阻的直流电流I的变化关系如图 b所示.电源电动势为7.0 V(内阻不计).且R1=1000Ω,(不随温度变化).若改变R2.使AB与BC间的电压相等,这时 ( )

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A.R的阻值为1000Ω

B.R的阻值为1333Ω

C.通过R的电流约为2.0 mA

D. 通过R的电流约为1.5 mA

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【调研2如图(a)所示为甲、乙两灯泡的I-U图像,根据图像,计算甲、乙两灯串联在电压为220V的电路中时实际发光的功率分别约为多少?

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【调研3如图所示,甲、乙两种电子元件的伏安特性曲线分别用图线OA和OP表示.设OA上任意点对应的电阻为R1,OP上某点P对应的电阻为R2,当把R1和R2串联接在6V的电压上,则有 ( )

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A.在相等的时间内流过甲、乙的电荷量之比为1:2

B.R1=R2

C.甲、乙的电压之比为1:2

D.甲、乙的电功率之比为1:1

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(2)实验探究中他们可选器材如下:

A.直流电源(电动势3 V,内阻不计)

B.滑动变阻器(0~20 Ω)

C.电压表(量程15 V、内阻约80 kΩ)

D.电压表(量程3 V、内阻约50kΩ)

E.电流表(量程0.6 A、内阻约1 Ω)

F.电流表(量程50 mA、内阻约50 Ω)

G.待测二极管

H.导线、开关

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〖巧解〗(1)当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时,发现指针的偏角比较小,说明电阻大,加的是反向电压;当交换表笔再次测量时,发现指针有很大偏转,说明电阻较小,加的是正向电压,因为万用表黑表笔接电源正极,所以可判断左端为二极管的正极。

(2)因为电源电动势3V,所以电压表选D;根据图表可看出通过二极管的最大电流为50mA,所以电流表选F.

(3)伏安特性曲线如图所示,

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(4)在I-U图像中画出电阻R的特性曲线,过坐标原点的水平线逐渐向上平移,当水平线移动到B时,水平线与两图线交点的横坐标之和等于3V时,可看出电流为14mA,电阻上的电压为1.4V,所以功率为流为14mA,电阻上的电压为1.4V,所以功率为P=IU=0.020W

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巧学巧练:

【巧练1如图所示是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I-R图像.现将甲、乙串联后接入电路,则 ( )

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A.甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小

B.甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小

C.在相同时间内.电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少

D.甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小

【巧练2】两定值电阻A、B的伏安特性曲线如图所示,若把A、B电阻串联在电压35V的电源上时,则流过两个电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少?若把它们并联在电压10V的电源上时,流过这两个电阻的电流又是多少?

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【巧练3如图a为某一小灯泡的U-I图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个阻值为4Ω的定值电阻R串联,接在内阻为1Ω、电动势为5V的电源两端,如图b所示,则通过每盏小灯泡的电流强度和电功率分别为 ( )

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A.0.2A,0.6W B.0.3A,0.6W

C.0.2A,0.26W D.0.3A,0.4W

【巧练4】在如图甲所示的电路中,L1,L2,L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25 A,则此时 (  )

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A.L1的电压为L2电压的2倍

B.L1消耗的电功率为0.75 W

C.L2的电阻为12 Ω

D.L1、L2消耗的电功率的比值小于2∶1

此内容取材于《巧学妙解王高中物理》一书,是主编李仲旭老师原创内容,不经李仲旭老师同意,禁止任何自媒体或网站转载,一旦发现将诉讼法律程序!

运营老师:高考备考名师李仲旭.男.1970年8月生,中学高级教师,致力于高中物理教学和高考备考的研究工作,发表论文50余篇,其中发表在具有学术期刊上文章有15篇,出版物理专著15本,其中最有影响的快速提高物理成绩的奇书《巧学妙解王高中物理》已帮助千万辛辛学子在较短时间内快速提高物理成绩,解决了他们学习物理感到无门的痛苦,学习物理无头绪,就找名师李仲旭。组织成立李仲旭名师工作室.名师工作室成员15人之多,全心探讨高考命题预测.努力编写物理原创试题,原创快速解题方法50多种.能够使考生解决—般选择题在1分钟之内快速解出!

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