2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第10章恒定电流第26讲闭合电路的欧姆定律及其应用考点3两类U－I图像的分析与计算

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[解析] 根据欧姆定律可知eq \f(ΔU2,ΔI)＝R2＝3 Ω，所以图b中斜率为正的图线反映R2的伏安特性。设电源电动势为E，内阻为r。根据闭合电路欧姆定律有U3＝E－Ir，U1＝E－I(r＋R2)，所以eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU3,ΔI)))＝r，eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU1,ΔI)))＝r＋R2，所以图b中斜率为负的两条图线中，斜率绝对值较大的图线反映了V1表示数随I的变化，则r＋R2＝4 Ω，斜率绝对值较小的图线反映了V3表示数随I的变化，则r＝1 Ω，E＝4 V，当R1＝R2＋r时，R1的功率有最大，P1max＝1 W，故A项错误；当电路中电流最大时，R2的功率最大，此时R1接入电路的阻值为零，所以P2max＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(E,R2＋r)))2R2＝3 W，故B项正确；从左向右移动滑动变阻器的滑片，R1增大，由于当R1＋R2>r，电源的输出功率随R1的增大而减小，当R1＝0时，P有最大值为Pmax＝P2max＝3 W，故C、D两项错误。故选B项。
【跟踪训练】
如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时，下列说法不正确的是( A )
A．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2
B．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2
C．电源1和电源2的内阻之比是11∶7
D．电源1和电源2的电动势之比是1∶1
[解析] 小灯泡与电源1连接时的电阻为R1＝eq \f(U1,I1)＝eq \f(3,5) Ω，小灯泡与电源2连接时的电阻为R2＝eq \f(U2,I2)＝eq \f(5,6) Ω，所以在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是18∶25，A错误，符合题意；小灯泡与电源1连接时小灯泡消耗的功率为P1＝U1I1＝3×5 W＝15 W，小灯泡与电源2连接时小灯泡消耗的功率为P2＝U2I2＝5×6 W＝30 W，所以在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2，则B正确，不符合题意；电源1的内阻为r1＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU1,ΔI1)))＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(0－10,7－0)))＝eq \f(10,7) Ω，电源2的内阻为r2＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU2,ΔI2)))＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(0－10,11－0)))＝eq \f(10,11) Ω，所以电源1和电源2的内阻之比是11∶7，C正确，不符合题意；由图像可得电源1和电源2的电动势都为10 V，则电源1和电源2的电动势之比是1∶1，D正确，不符合题意。电源的U－I图像
电阻的U－I图像
图形
物理意义
电源的路端电压随电路中电流的变化关系
电阻两端的电压随电阻中电流的变化关系
截距
纵轴上的截距表示电源电动势E，横轴上的截距表示电源短路时的电流eq \f(E,r)
过坐标原点，表示电流为零时电阻两端的电压为零
坐标U、I
的乘积
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
坐标U、I
的比值
表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同
表示电阻的大小，每一点对应的比值均等大
斜率的
绝对值
电源内阻r
电阻大小
联系
在同一坐标系中，两图线交点坐标(Un，In)，既表示用该电源与该电阻组成回路时的路端电压和电路中的电流，也表示电阻两端电压及其电流；P＝InUn既表示此时电源的输出功率，也表示此时电阻的实际功率