“图”“图”结合 按图索骥——谈物理电学图像题的解法

荆丽华

(江苏省南京市雨花台中学 210012)

图1

例1 如图1甲所示电路，电源电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器．闭合开关，将滑动变阻器滑片移动到另一端的过程中，电路中电流表示数和电压表示数的关系如图1乙所示．则滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中( ).

A．电路总功率的最小值为1.8W

B．电路总功率的最大值为6.4W

C．定值电阻电功率的最小值为1.35W

D．定值电阻电功率的变化为4.05W

一、审题、分析

1.识别实物图

这是电学中最常见的的伏安法的实验图，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表测量滑动变阻器的电压.从题干中没有得知任何数据，所以解题的关键在图像.

2.识别I-U图像

(1)读轴：这是电路中电流表示数和电压表示数的关系，即滑动变阻器的I-U图.

(2)读线：I-U图像是下降趋势，显示滑动变阻器的电流随着它的电压的增大而减小，意味着当滑动变阻器阻值增大(滑片向B移动)，电路中的电流将减小.

(3)读点：起点I=1.2A，U2=0V，滑动变阻器阻值为0，滑片在A端，定值电阻两端电压等于电源电压.终点I=0.3A，U2=4.5V，滑动变阻器两端电压最大，阻值最大为4.5V/0.3A=15Ω，滑片在B端，定值电阻两端电压最小.由关键点可以求得相关最大值、最小值.已知电功率公式P=UI或I2R、U2/R，欲求电功率必须先求电流、电压或电阻.其中电源电压U、定值电阻阻值R1的求解是必要条件.

二、正确解题

数学和物理是相通的，借助数学可以有多种解法：

1.利用I-U关系

2.列方程组求解

题目中有两个需要知道的物理量，而且它们都是定值，我们可以利用数学方法假设n个未知数，找到n个方程求解.

假设电源电压为U，定值电阻为R，利用U=U1+U2列出两个方程：滑片在A端U=1.2R①

滑片在B端U=0.3R+4.5 ②

由①②解得U=6V，R=5Ω.电功率的计算同上.

3.利用函数关系式

电功率的计算同上.

触类旁通：如果电压表接在定值电阻两端，解法又有什么不同？

例2小刚用如图2甲所示电路来探究电流与电压的关系，电源电压保持不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器.闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图2乙所示，由图象可得，定值电阻R1的阻值是____Ω，电源电压是____V，滑动变阻器的最大值为____Ω.实验时，当滑片P位于a端时，电路消耗的总功率是____W，此时，电阻R1在10min内产生的热量为____J.

图2

解析1.利用I-U关系

答案：10Ω 5V 40Ω 0.5W 60J

2.列方程求解

3.利用函数关系式