【物理】物理闭合电路的欧姆定律专项习题及答案解析

1、【物理】物理闭合电路的欧姆定律专项习题及答案解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 小勇同学 了一种 定 力大小的装置，其原理如 所示。E 是内阻不 、 6V 的 源。 R0 是一个阻 40的定 阻。 V 是由理想 表改装成的指 式 力 示器。 R 是与迎 板 A 相 的一个 敏 阻，其阻 可随 的 力大小 化而改 ，其关系如下表所示。迎 板 A 的重力忽略不 。 求： 力 F/ N050100150200250300 阻 R /30282624222018（ 1）利用表中的数据 出 阻R 随 力 F 化的函数式；（ 2）若 表的最大量程 5V， 装置能 得的最大 力 多少牛 ；（ 3）

2、当 力 F 为 500N ， 表示数是多少；（4）如果 源 E 的 降低，要使相同 力 表 得的示数不 ，需要 R0 ， 后的 R0 的阻 大小如何 化？（只写 ）【答案】（ 1） R 30 0.04 F ( ) ；（ 2） Fm550N ；（ 3） U4.8V ；（ 4）阻 大【解析】【分析】【 解】（ 1）通 表中数据可得：代入数据得：Fc ，故 R 与 F 成 性 化关系 它 的关系式 ：RRkFbR300.04F () （2）由 意， R0 上的 U R05V ，通 R0 的 流 IU R0 R0U RE U R0RII解式，得，当电压表两端电压U R 为 5V 时，测得的风力最大Fm

3、550N （3）由 式得 R10R0 EU4.8V RR0（4）阻值变大2 如图所示的电路中，电源电动势E12 V，内阻r0.5 R，电动机的电阻0，电 1.0阻 R1 2.0 。电动机正常工作时，电压表的示数U1 4.0 V，求：(1)流过电动机的电流；(2)电动机输出的机械功率；(3)电源的工作效率。【答案】（ 1） 2A；（ 2） 14W；（ 3） 91.7%【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为I U 1 2AR1(2)电动机两端的电压为U E Ir U1=(12 2 0.5 4.0) V 7 V电动机消耗的电功率为P 电 UI 72 W 14 W电动机的热功率为P

4、热 I2R0 22 1 W4 W电动机输出的机械功率P 机 P 电 P 热 10 W(3)电源释放的电功率为P 释 EI 122 W 24 W有用功率P 有 UII 2 R122W电源的工作效率P有P释=91.7%3 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势 E=24 V，内电阻r=1 ，电阻 R=15 。闭合开关 S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v0=4 m/s 竖直向上射入两板间，小球恰能到达A 板。若小球带电荷量为-2-22q=1 10 C，质量为m=2 10 kg，不考虑空气阻力，取g=10 m/s 。求：（ 1） A

5、、B 两板间的电压 U；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值RP；（ 3）电源的输出功率 P。【答案】（ 1） 8V；（ 2） 8；（ 3） 23W【解析】【详解】（1）对小球从 B 到 A 的过程，由动能定理：qU mgd 01 mv22解得： U=8V（2）由欧姆定律有：IU电流为： IRP解得： RP8EURr（3）根据电功率公式有：PI 2 RRp解得： P23W4 如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B一质量为m，电阻不

6、计的金属棒ab 横跨在导轨上已知电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为R0，不计导轨的电阻（1）当 K 接 1 时，金属棒ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R 为多大？（2）当 K 接 2 后，金属棒ab 从静止开始下落，下落距离s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落s 的过程中所需的时间为多少？（3） ab 达到稳定速度后，将开关K 突然接到 3 ，试通过推导，说明ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离 s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）EBLB4L4sm2 gR02（ 3）匀加速直线运动mgs

7、CB2 L2【答案】（ 1）r （ 2）2 L2mgmgR0 B2 L2m cB【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 BIL=mgIErR得 REBLrmgB2 L2v（2）由 mgR0得mgR0vB2 L2由动量定理，得 mgt BILtBLsmv 其中 q ItR0得 t B4 L4 s m2 gR02 mgR0 B2 L2qC UCBL vCBLv（3） K 接 3 后的充电电流 IttCBLattmg-BIL=mamg得 a2 L2=常数m CB所以 ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的v22-v2=2as根据能量转化与守恒得E mgs (1mv

8、221mv2 )22解得 ：mgsCB2 L2E2L2m cB【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况5 在如图所示的电路中，电源电动势E=3.0 Vr=1.0 R=102，内电阻；电阻1， R =10R3=35 ；电容器的电容 C=1000 F，电容器原来不带电。求接通电键S 后流过 R4 的总电荷量（保留两位有效数字）。-3【答案】 2.0 10C【解析】【详解】接通电键S 前， R2 与 R3 串联后与R1 并联，所以闭合电路的总电阻：R1( R2R3 )RrR1 R2R3由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流：I电源的

9、两端电压：ERUE Ir则 R3 两端的电压：R3U 3UR2R3接通电键S 后通过 R4 的总电荷量就是电容器的电荷量。根据 QCU 可得：QCU 3代入数据解得：Q2.010-3 C6 一电瓶车的电源电动势E48V，内阻不计，其电动机线圈电阻R 3，当它以v 4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f48N。除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：(1)该电动机的输出功率；(2)电动机消耗的总功率。【答案】 (1) 192W ， (2) 384W 。【解析】【详解】(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：Ff48N电动机的输出功率为：P出Fv484W192W ；(2)由能量守恒定律得：E

10、IP出I 2 R代入数据解得：I8A所以电动机消耗的总功率为：P总EI488W384W 。7 如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的 U-IR=0.25 ，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数图象 (b) 。直流电机的线圈电阻I=2A，求：（1）电源的电动势E 及内阻（2）直流电机输出功率Pr；【答案】（ 1） 3V； 0.5 （ 2） 3W【解析】【详解】( 1) 由图 b 可知E3V ，rv；0.5t( 2) 由电路的路端电压与负载的关系：UEIr2V非纯电阻元件，根据能量守恒定律：UIP出I 2 R所以PUII 2R3W出8 如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形

11、的水平管道，管道宽为d，管道高度为h ，上、下两面是绝缘板，前后两侧M 、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B 、方向沿z 轴正方向。管道内始终充满导电液体，M 、N两导体板间液体的电阻为r，开关S 闭合前后，液体均以恒定速率v0 沿 x 轴正方向流动。忽略液体流动时与管道间的流动阻力。（ 1）开关 S 断开时，求 M 、 N 两导板间电压 U 0 ，并比较 M 、N 导体板的电势高低；（ 2）开关 S 闭合后，求：a. 通过电阻 R 的电流 I 及 M 、 N 两导体板间电压U ；b. 左右管道口之间的压强差Vp 。【答案

12、】（ 1） U0=Bdv0， MBdRv0B2 dv0N （ 2） a U； b VpR rh( R r )【解析】【详解】（1）该发电装置原理图等效为如图，管道中液体的流动等效为宽度为d 的导体棒切割磁感线，产生的电动势E=Bdv0则开关断开时U0=Bdv0由右手定则可知等效电源MN 内部的电流为N 到 M，则 M 点为等效正极，有MN ；（2） a由闭合电路欧姆定律U 0Bdv0IrR rR外电路两端的电压：U IRU 0 RBdRv0R rR rb设开关闭合后，管道两端压强差分别为V p ，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后管道内液体受到安培力为F 安 ，则有VphdF安F安 =BId联

13、立可得管道两端压强差的变化为：2V pB dv09 如图所示，电源的电动势E=110V，电阻 R1，电动机绕组的电阻01=21R =0.5，电键 S始终闭合当电键 S2 断开时，电阻R1 的电功率是525W；当电键 S2 闭合时，电阻R1 的电功率是 336W ，求：（ 1）电源的内电阻；（ 2）当电键 S2 闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率【答案】 （1） 1（ 2） 1606W【解析】【分析】【详解】设 S2 断开时 R1 消耗的功率为P1，则E211PR1Rr代入数据可以解得，r1设 S2 闭合时R1 两端的电压为U，消耗的功率为P2，则U 2P2解得，R1U=84V由闭合电路欧姆

14、定律得，EUIr代入数据，得I26A流过 R1 的电流为 I1，流过电动机的电流为I2，I1U4 AR1而电流关系 :I 1I 2I所以I 222A由UI 2P出I 22 R0代入数据得，P出1606W10 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d40cm ，电源电动势E24V ，内电阻r1，电阻R15，闭合开关S，待电路稳定后，一带电量q1 102 C, 质量m=2102kg 的小球恰好静止于两板之间取g10m / s2 ，求：（ 1）两板间的电压为多少（ 2）此时，滑动变阻器接入电路的阻值为多少【答案】（ 1） 8V（ 2） 8 【解析】【详解】试题分析：(1)由题意

15、可知小球恰好静止于两板之间，一小球为对象，受到重力和电场力二力平衡，所以有qUmg，d故：Umgd2 10 2100.4 V 8V ；q110 2(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为RP ，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为IE，R RprUIRP ，得：RP8。11 如 所示， R 阻箱， V 理想 表，当 阻箱 数 R1 2 ， 表 数 U1 4V；当 阻箱 数 R2 5 ， 表 数 U2 5V求： 源的 E和内阻r【答案】 6V；1【解析】【分析】【 解】根据 合 路欧姆定律，得当 阻箱 数 R12 时 E U 1U 1 rR1当 阻箱 数 R5 ，E U2U 2 r2R2 立上两式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V12 如 所示， 的距离L=0.5m B=2T ab棒的 量m=1kg，物 重G=3Nab棒与， 的 摩擦因数 =0.2， 源的 E=10V，r=0.1 ， 的 阻不 ，ab 棒 阻也不 ， R 的取 范 怎 棒 于静止状 ？（g 取