谈初中物理电学中的图像题

摘要：图像题是初中物理电学中的一大题型，灵活多变，教师应指导学生进行归类，掌握方法，学会分析，提高学生识图、解题能力.
关键词：初中；电学；图像题
作者简介：巫忠来（1970-），男，本科，中学高级教师物理图像能形象地表达物理规律，直观地描述物理过程，鲜明地表述各物理量之间的依存关系，是分析和解决物理问题的有效手段.由此衍生的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.而且图像类试题所涉及的内容很广，遍布初中物理各个章节，特别是在初中电学中显得特别多.很多学生没有掌握方法，不会利用图像分析处理问题，一见到图像题便产生畏惧心理，致使在解这类试题中失分较多.下面就初中物理电学中常见的题型，来谈谈这类考题的解答思路和方法.
1看图像，读数据
例1（2012襄阳）如图所示是电阻甲和乙的U﹣I图像.若将甲、乙串联在某一电路中，当电流为01A时，电源电压为V；若将甲、乙并联在电源电压为15V电路中，电路消耗的总功率为W.
分析：当电阻甲、乙串联，电流为01A时，可以从图像上直接读出甲和乙对应的电压值，从而计算出电源电压；当电阻甲、乙并联，电压为15V时，也可以从图像上直接读出甲和乙对应的电流值，从而计算出电路中的总电流，再根据P=UI即可求出电路消耗的总功率.
解：①∵电阻甲、乙串联在电路中，∴通过它们的电流都为0.1A，
从U-I图像可知，当I=0.1A时，电阻甲和乙两端的电压分别为：U甲=0.5V，U乙=1.5V，
∴电源电压为：U=U甲+U乙=0.5V+1.5V=2V.
②∵电阻甲、乙并联在电路中，∴它们两端的电压等于电源电压为1.5V，
从U-I图像可知，当U=1.5V时，通过电阻甲、乙的电流分别为：I甲=0.3A，I乙=0.1A，
∴电路中的总电流：I=I甲+I乙=0.3A+0.1A=0.4A，
则电路消耗的总功率为：P=UI=1.5V×0.4A=0.6W.
例2（2013枣庄）标有“6V3W”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示.若把它与一只阻值为8Ω的电阻并联接在电压为4V的电路中，则整个电路消耗的功率为（）
A.3WB.3.3W
C.3.6W D.5W
提示：当小灯泡两端电压为4V时，读图可知，通过灯泡的电流为I1=0.4A，由欧姆定律算出通过电阻的电流可I2=0.5A，所以电路总电流I=I1+I2=0.9A，则整个电路消耗的功率为P=UI=4V×0.9A=3.6W.故选C
例3（2013鄂州）如图a所示的电路，电源电压保持不变.闭合开关S，调节滑动变阻器，两电压表的示数随电路中电流变化的图像如图b所示，根据图像的信息可知：（选填“甲”或“乙”）是电压表示数变化的图像，电源电压为 V，电阻R1的阻值为Ω.
提示：（1）由a电路图可知，当滑动变阻器的滑片P，向右移动时，连入电阻变大，电路中电流变小，R1两端的电压同时变小，电源电压保持不变，R2两端的电压就要变大.由此可知，对于R1：通过的电流随两端电压的增大而增大；对于R2：通过的电流随两端电压的增大而减少；据此判断，甲是R1的U-I图像，乙是R2的U-I图像；
（2）根据串联电路的电流、电压特点求出电源的电压.当甲、乙中电流都为某一数值时，在图像上分别读出甲、乙对应的电压值，即可求出电源的电压.如当I=0.2A时，U1=4V，U2=2V，所以U=6V.再根据欧姆定律求出电阻R1的阻值.
小结：此类题目的特点是，无需计算就可以从图像上直接读出有效数据.读数据时，要看得准、读得对.
2看图像，找数据
例4（2014齐齐哈尔）用如图甲所示电路进行实验探究，小灯泡L标有“6V 3W”字样，小灯泡的I﹣U关系如图乙所示，R为10Ω的定值电阻，当小灯泡电功率为0.3W时，定值电阻R消耗的功率是W，电流表的示数为A.
分析：本题中灯泡与定值电阻并联，由图像及P=UI找出符合消耗电功率为0.3W时，灯泡两端的电压和通过的电流，再根据并联电路的特点和欧姆定律求出通过定值电阻的电流，从而求出电阻R消耗的电功率和干路中电流.
解：由图像可知，当灯泡两端的电压UL=1V，通过的电流IL=0.3A时，灯泡消耗的电功率为0.3W.
因为并联电路中各支路兩端的电压相等
所以，通过定值电阻R的电流：IR=UR/ R=1V/ 10Ω=0.1A
定值电阻R消耗的电功率：PR=URIR=1V×0.1A=0.1W
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和
所以，干路电流表的示数：I=IL+IR=0.3A+0.1A=0.4A
例5（2015哈尔滨）图甲是通过灯泡L的电流跟其两端电压关系的图像，现将L与阻值为10Ω的电阻R连入图乙所示电路，闭合开关S，L的实际功率为1.8W.则电源电压是V，此时通过R的电流是A.提示：结合图像、运用公式P=UI可以算出，当电压为6V，电流为0.3A时，灯L的实际功率为1.8W.由电阻R与灯L并联得出，电源电压是6V时，再根据I=U/ R求出通过R的电流是0.6A.
小结：此类题目的特点是，有效数据不能从图像上直接读出，我们要结合图像、公式，通过简单的计算，找到（算出）对应的数据.找数据时，也要掌握技巧，一般都是对几个特殊的点（图像所经过的格点）进行分析，从而找出数据.
3判断图像形状
例6（2014泰安）实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U﹣I图像如图，则下列图中有关此小灯泡功率P与U2或P与I2的图像可能正确的是
分析：根据公式P=I2R分析P与I2的图像，根据公式P=U2/ R分析P与U2的图像.
解：在P﹣U2图像中，图像上某点与原点连线的斜率为电阻倒数，而从小灯泡的电流与电压关系的U﹣I图像看出，小灯泡电阻R随温度的升高而增大，故斜率随温度的升高而减小，所以A、B均错误；
同理由P=I2R可知，在P﹣I2图像中图像上某点与原点连线的斜率为电阻R，故其随温度的升高而增大，所以C错误，D正确.答案选D.
拓展：若题目中设定灯丝的电阻不变，则P与I2成正比，P与U2成正比，P 与它们的关系的图像应为直线.A、C选项正确.
当然，在物理试题中，除了上面列举的题型外，还有其它的题型.但不管是哪两个物理量之间的关系图像，不管是要我们分析什么，只要把握住坐标轴上的两个物理量，结合图像形状，应用相关的物理知识，掌握解题方法，就能够从容解决图像问题了.·教学设计·