高考物理闭合电路的欧姆定律专项练习

1、高考物理闭合电路的欧姆定律专项练习一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路，a、b 两点间接上一电动势为4v、内电阻为1 的直流电源，三个电阻的阻值均为4，电容器的电容为20 f，电流表内阻不计，求：(1)闭合开关 s 后，电容器所带电荷量；(2)断开开关 s 后，通过r2 的电荷量。【答案】 (1)6.4 10-5c； (2) 3.210 5 c【解析】【分析】【详解】(1) 当电键 s 闭合时，电阻r1 、 r2 被短路，据欧姆定律得电流表的读数为ie14a0.8arr34电容器所带电荷量q cu 3 cir 3201060.84c 6.4 10 5 c(2)断开电键后，电容

2、器相当于电源，外电路r1 、 r2 并联后与 r3 串联，由于各个电阻相等，则通过 r2 的电荷量为q1 q3.210 5 c22 如图所示，电流表a 视为理想电表，已知定值电阻r0=4r阻值范围为，滑动变阻器010 ，电源的电动势e=6v闭合开关 s，当 r=3时，电流表的读数 i=0.5a。（1）求电源的内阻。（2）当滑动变阻器r 为多大时，电源的总功率最大?最大值 pm 是多少 ?【答案】（ 1） 5；（ 2）当滑动变阻器r 为 0 时，电源的总功率最大，最大值pm 是 4w。【解析】【分析】【详解】（ 1）电源的电动势 e=6v闭合开关 s，当 r=3 时，电流表的读数 i=0.5a，

3、根据闭合电路欧姆定律可知：ier0rr得： r=5（2）电源的总功率p=ie得：e2pr0rr当 r=0， p 最大，最大值为pm ，则有： pm4 w3 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

4、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）【答案】（ 1） eblr （ 2） b4l4s m2 gr02（ 3）匀加速直线运动mgscb2 l2mgmgr0 b2 l2m cb2 l2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 bil=mgeirr得 reblrmg（2）由 mgb2 l

5、2vr0mgr0得 v2 l2b由动量定理，得mgt bilt mv其中 qblsitr0b4 l4 s m2 gr02得 tmgr0 b2 l2（3） k 接qc ucbl vv3 后的充电电流 itcblcblatttmg-bil=ma得 amg2 =常数2lmcb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 ( 1 mv221 mv2 )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4 如图所示，质量m=1 kg 的

6、通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度 l=1 m 的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势 e=8 v，内阻 r=1 。电动机 m 的额定功率为 8 w，额定电压为 4 v，线圈内阻 r 为 0.2 ，此时电动机正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流im 以及电动机的输出的功率p 出 ；(2)通过电源的电流i 总以及导体棒的电流i ；(3)磁感应强度b 的大小。【答案】 ( 1) 7.2w； ( 2) 4a； 2a； ( 3)

7、3t。【解析】【详解】(1) 电动机的正常工作时，有pui m所以pi m2au故电动机的输出功率为p出 p i m2 r 7.2w(2) 对闭合电路有uei 总 r所以i总eu4a；r故流过导体棒的电流为ii 总i m2a(3) 因导体棒受力平衡，则f安mg sin376n由f安bil可得磁感应强度为f安b3til5 在如图所示的电路中，电源电动势e=3.0 vr=1.0 r1=102，内电阻；电阻， r =10r =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 r 的总电荷34量（保留两位有效数字）。【答案】-32.0 10c【解析】【详解】接通电键s 前

8、， r3 串联后与 r1 并联，所以闭合电路的总电阻：2与 rr1( r2r3 )rrr1 r2r3由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流：eir电源的两端电压：ue 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 有一个 100 匝的线圈，在0.2s 内穿过它的磁通量从0.04wb 增加到 0.14wb ，求线圈中的感应电动势为多大？如果线圈的电阻是10，把它跟一个电阻是990 的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？【答案】 50v， 0.05a【解析】【详解

9、】已知 n=100 匝， t=0.2s， =0.14wb-0.04wb=0.1wb ，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势0.1en100v=50vt0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流e50ia=0.05arr109907 在如图所示电路中，电源电动势为12v，电源内阻为 1.0 ，电路中电阻 r0 为 1.5 ，小型直流电动机m 的内阻为 0.5闭合开关 s 后，电动机转动，电流表的示数为2.0a求：（ 1）电动机两端的电压 ；（ 2）电源输出的电功率 【答案】 （1） 7.0v（ 2）20w【解析】试题分析：（ 1）电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻r0 电压之和，

10、（ 2）电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率.（1）电路中电流表的示数为2.0a，所以电动机的电压为ueu内u r0122 12 1.5 v7v（2）电源的输出的功率为：p总eii 2r122221 w20w8 如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的 u-i 图象 (b) 。直流电机的线圈电阻r=0.25 ，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数i=2a，求：（1）电源的电动势e 及内阻 r；（2）直流电机输出功率p【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：ueir2

11、v非纯电阻元件，根据能量守恒定律：uip出i 2 r所以puii 2r3w出9 如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势e 50v，内阻 r 1的电源和滑动变阻器 r，导轨的宽度d 0.2m ，倾角 =37质量 m 0.11kg 的细杆 ab 垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度b2.2t 的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节r 使杆 ab 静止不动 sin37 =0.6，cos37=0.8， g 取 10m/s 2，求：（1）杆 ab 受到的最小安培力 f1 和最大安培力f2；（2）滑动变阻器r 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） f10.2n ，

12、f22.2n ；（ 2） 9r109【解析】【详解】（1）由题意知：当ab 棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有f1 cos(mg cosf1 sin)mg sin代入数据解得最小安培力f10.2n 当 ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：f2 cos(mg cosf2 sin)mg sin代入数据解得最大安培力f22.2n（2）设导体棒所受安培力为f1 、 f2 时对应 r 的阻值为 r和 r2 ，则有1f1edbr1rf2edbr2r代入数据解得 r1109， r2 9；则滑动变阻器r 有效电阻的取值范围为9r 10910 电路如图所示 ,电源电

13、动势e28v ,内阻 r =2 ,电阻r1 12 , r2 r4 4, r38, c 为平行板电容器 ,其电容 c=3.0pf,虚线到两极板间距离相等 ,极板长 l=0.20m,两极板的间距 d 1.0 10 2 m（1）若开关 s 处于断开状态 ,则当其闭合后 ,求流过r4 的总电荷量为多少 ?（2）若开关 s 断开时 ,有一带电微粒沿虚线方向以v0 2.0m / s 的初速度射入 c 的电场中 ,刚好沿虚线匀速运动,问 :当开关 s 闭合后 ,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入c 的电场中 ,能否从 c 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】（ 1） 6.010 12

14、c ；（ 2）不能从 c 的电场中射出 .【解析】【详解】（1）开关 s 断开时 ,电阻 r3 两端的电压为u 3r3e 16vr3r2r开关 s 闭合后 ,外电阻为r1r2r36rr2r3r1路端电压为ure21v .rr此时电阻 r3 两端电压为u 3r3u 14vr2r3则流过 r4 的总电荷量为qcu 3cu 36.010 12 c（2）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 s 断开时有qu 3mgd当开关 s 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则qumgd3ma设带电微粒能从c 的电场中射出 ,则水平方向运动时间为:ltv0竖直方向的位移为:y 1 at 22由以上各式求得13d

15、y6.2510m故带电微粒不能从c 的电场中射出 .11 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器r 使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 a 和 1.0 v；重新调节r 使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 a 和 15.0 v。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【答案】 22.0 w2 【解析】【详解】当电流表和电压表的示数为0.5 a 和 1.0 v 时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值ru 11.02i10.5当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 a 和 15.0 v

16、，则电动机的总功率p总 u 2 i 215.02.0 w 30.0 w线圈电阻的热功率2pir2.02 w8.0 w热所以电动机的输出功率p输出 p总 p热30.0 w 8.0 w 22.0 w12 用电流传感器和电压传感器等可测干电池的电动势和内电阻改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成ui 图线，由图线得出电动势和内电阻(1)记录数据后，打开“坐标绘图 ”界面，设x 轴为 “i”， y 轴为 “u”，点击直接拟合，就可以画出u i 图象，得实验结果如图甲所示根据图线显示，拟合直线方程为：_，测得干电池的电动势为_v，干电池的内电阻为_.(2)现有一小灯泡，其u i 特性曲线如图乙所示，若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯泡的实际功