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20.在探究“导体中的电流与电压关系”的实验中,得到了甲、乙两个元件电流与电压的数据,通过整理绘制出了如图所示图象,据图象分析,下列判断正确的是(  )
A.若通过乙的电流增大1倍,则乙的功率将变为原来的4倍
B.将甲接到6V的电路中,2s内消耗的电能为7.2J
C.若将甲、乙两元件串联起来接到电路中,当通过甲元件的电流为0.2A时,甲、乙两元件消耗的功率之比为2﹕1
D.若甲、乙元件并联后,接到2V的电压下,电路消耗的总功率是1.2W

分析 (1)由图乙可知,通过乙的电流与两端的电压不成正比,则乙的电阻是变化的,据此根据P=I2R可知通过乙的电流增大1倍时其消耗功率的变化;
(2)从图象中读出一组甲的电流与电压值,根据欧姆定律求出甲的电阻,再根据W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出2s内消耗的电能;
(3)若将甲、乙两元件串联起来接到电路中,通过它们的电流相等,根据图象读出当通过甲元件的电流为0.2A时乙两端的电压,根据P=UI求出甲、乙两元件消耗的功率之比;
(4)若甲、乙元件并联后,接到2V的电压下,它们两端的电压相等,根据图象读出通过两元件的电流,根据并联电路的电流特点求出干路电流,利用P=UI求出电路消耗的总功率.

解答 解:(1)由图乙可知,通过乙的电流与两端的电压不成正比,则乙的电阻是变化的,
由P=I2R可知,通过乙的电流增大1倍时,其消耗功率不会变为原来的4倍,故A错误;
(2)由图象可知,当甲两端电压为2V时,通过的电流为0.4A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,甲的电阻:
R甲=$\frac{{U}_{甲}}{{I}_{甲}}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω,
将甲接到6V的电路中,2s内消耗的电能:
W甲=$\frac{({U}_{甲}′)^{2}}{{R}_{甲}}$t=$\frac{(6V)^{2}}{5Ω}$×2s=14.4J,故B错误;
(3)若将甲、乙两元件串联起来接到电路中,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,当通过甲元件的电流为0.2A时,通过乙的电流也为0.2A,
由图象可知,两元件两端的电压分别为U甲″=1V,U乙=2V,
由P=UI可得,甲、乙两元件消耗的功率之比:
P甲:P乙=U甲″I:U乙I=U甲″:U乙=1V:2V=1:2,故C错误;
(4)若甲、乙元件并联后,接到2V的电压下,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,两元件两端的电压均为2V,
由图象可知,通过两元件的电流分别为I甲=0.4A,I乙=0.2A,
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:
I′=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A,
电路消耗的总功率:
P=UI′=2V×0.6A=1.2W,故D正确.
故选D.

点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是根据图象读出电流和电压的对应值.

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