高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧和训练方法及练习题(含答案)(1)

1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧和训练方法及练习题(含答案)(1)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1Q的直流电源，三个电阻 的阻值均为4Q,电容器的电容为 20 pF,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。千F_1用 R 1|三【答案】(1)6.4 X10-5C； (2)3,2 10 5C【解析】【分析】【详解】(1)当电键S闭合时，电阻R、R2被短路，据欧姆定律得电流表的读数为I E A 0.8Ar R31 4电容器所带电荷量Q CU3 CIR3 20 10 6 0.

2、8 4C 6.4 10 5C(2)断开电键后，电容器相当于电源，外电路 R、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15Q -Q 3.2 10 5C22 .如图所示，电流表 A视为理想电表，已知定值电阻Rd=4 Q,滑动变阻器 R阻值范围为010 0,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) 5Q; (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】ER0R r(1)电源的电动势 E=6V.闭合开

3、关S,当R=3时，电流表的读数I=0.5A,根据闭合电路 欧姆定律可知：I得：r=5 QP=IEE2R R rPm 4w(2)电源的总功率得：P当R=0Q, P最大，最大值为 Pm,则有：3 .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，

4、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)【答案】(1) EBL r mg(2)BFs TgR2 (3)匀加速直线运动msC空 mgRB Lm cB2L2BIL=mg(1)金属棒ab在磁场中恰好保持静止I R rEBLmg(2)由mg2. 2B L vRomgR B2L2由动量定理，得mgt B

5、ILtmv其中4. 4B L s得t m2gR2 2mgRB2L2(3) K接3后的充电电流CBL vvCBL CBLatmg-BIL=ma/口mg得a 二常数m CB2L2所以ab棒的运动性质是 v22-v2=2as匀加速直线运动”,电流是恒定的.根据能量转化与守恒得E mgs (1mv2 1mv2)222. 2解得：E mgsCBL m cB2L2【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，电源的电动势 E 110V,电阻R1 21 ,电动机绕组的电阻 R 0.5开关S始终闭合.当开关 S2断开时，电阻 R

6、的电功率是525W;当开关S2闭合时，电阻R的电功率是336W,求：(1)电源的内电阻r；(2)开关&闭合时电动机的效率。Si【答案】(1) 1Q; (2) 86.9%。【解析】【详解】(1) S2断开时Ri消耗的功率为Pi 525 W,则2Pi- RR1 r代入数据得r=ia(2) S2闭合时Ri两端的电压为U,消耗的功率为P2336 W,则U2解得U=84V由闭合电路欧姆定律得E U 卜代入数据得I=26A设流过Ri的电流为Ii,流过电动机的电流为则IiURi又解得I2=22A则电动机的输入功率为代入数据解得PM i848 W 电动机内阻消耗的功率为代入数据解得Pr 242 W则电

7、动机的输出功率Ii I2 IPmUI 2PPMPR i606W所以开关S2闭合时电动机的效率i00% 86.9%5.如图所示电路中，电源电动势E=16V,内电阻r=1.0Q,电阻Ri=9.0 0 R2= 15 Qo开关闭合后，理想电流表 A的示数为0.4A。求:电源的路端电压；(2)电阻R3的阻值和它消耗的电功率。E凡三 T J【答案】(1)15V, (2)10 Q 3.6W。【解析】【详解】对R2根据欧姆定律：整个回路的总电流：路端电压为：代入数据得：U 15V；(2)对 R3 :总电流：代入数据得：R3 10 QR3消耗的电功率：代入数据得：P3 3.6WOU2 I 2旦I E U2R r

8、U E IrI32_P3枭6.如图所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻R的UI图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求:"A(1)电源的输出功率 P出是多大？(2)电源内部损耗的电功率 P内是多少？(3)电源的效率 刀是多大？【答案】(1) 4W, (2) 2W, (3) 66.7%【解析】试题分析：(1)由电源的U-I图象读出电动势，求出内阻.两图线交点表示电阻 与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI求出电源的输出功率Ph .(2)电源内部损耗的电功率由公式响 12r求解.(3)电源的总功率为P嗦 IE ,电源的效率为.代入数据求解即可.P. ，一

9、 E 3(1)从A的图线可读出，电源的电动势E=3V,内阻r -0.5Im 6从图象的交点可读出：路端电压U=2V,电路电流I=2A则电源的输出功率为 UI 2 2W 4W22(2)电源内部损耗的电功率 南 I r 2 0.5W 2W(3)电源的总功率为 P怠IE 2 3W 6W4故电源的效率为 4 100% 66.7%P总6【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表 示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电 源的输出功率.7.电路如图所示，电源电动势E 28V,内阻r =2，电阻R 12 ,R2R4 4 ,R3 8 ,

10、C为平行板电容器 淇电容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 2m(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) 6.0 1012C; (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R3U33E 16VR2 R3 r开关S闭合后，外电阻为cR1

11、 R2 R3cR 6R1R2 R3路端电压为RU E 21V.R r此时电阻R3两端电压为U 3R3 U 14VR2 R3则流过R4的总电荷量为Q CU3 CU '3 6.0 10 12C(2)设带电微粒质量为 m,电荷量为q当开关S断开时有qU 3 丁 mg当开关S闭合后，设带电微粒加速度为 a，则 (qU 3mg j ma设带电微粒能从 C的电场中射出，则水平方向运动时间为LV0竖直方向的位移为y 1at22由以上各式求得13 dy 6.25 10 m - 2故带电微粒不能从C的电场中射出8.如图所示，电源的电动势 E=110V,电阻Ri=21 Q,电动机绕组的电阻 Ro=0.5

12、0 始终闭合.当电键 3断开时，电阻 Ri的电功率是525W;当电键 院闭合时，电阻 功率是336W,求：电键SiR1的电(1)电源的内电阻;(2)当电键&闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率.【答案】(1) 1 Q (2) 1606W【解析】【分析】【详解】设S2断开时R消耗的功率为P1,则2P E- RR1 r代入数据可以解得，r 1设S2闭合时R两端的电压为U,消耗的功率为 P2,则P2U2解得,U=84V由闭合电路欧姆定律得，E U 卜代入数据，得I 26A流过R的电流为I1,流过电动机的电流为I2,UR1I1 I2 I而电流关系所以I2 22A代入数据得,UI21606W9

13、.如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表,当电阻箱读数为Ri = 2 时，电压表读数为Ui=4V;当电阻箱读数为 2=5时，电压表读数为 U2=5V.求：电源的电动势 E和内阻 r.|i'【答案】6V; 1Q【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为Ri2 时E UiUi-r dRi当电阻箱读数为R25 时，E U2U2r R2联立上两式得r(U2 Ui)RiR2UR U2R1代入式得E10.如图所示,已知路端电压U=i8 V,电谷徐F Ci = 6C2 = 34 电阻 Ri= 6 Q R2= 3当开关S断开时，A B两点间的电压 变了多少？Uab等于多少？当S闭合时

14、，电容器 。的电荷量改3.6 x 105c【解析】【详解】在电路中电容器 G、C2相当于断路.当S断开时，电路中无电流，B C等势，A、D等势,因此 Uab= U= i8 V.当S闭合时，Ri和R2串联，Ci两端的电压等于 Ri两端电压，C2两端的电压为 R2两端电压，G电荷量变化的计算首先从电压变化入手.当S断开时，Uac= i8 V,电容器Ci带电荷量为Qi = CiUac= 6X i06x i8 C i.08 X 10C.当S闭合时，电路 Ri、R2导通，电容器 。两端的电压即电阻 R1两端的电压，由串联电路 的电压分配关系得,6Uac = U= X 18 V 12V6 3此时电容器Ci

15、的带电荷量为Q = CiUacJ 6X 106X 12 C7.2 X 10C电容器C1带电荷量的变化量为Q=Q- Q1 = 3.6 X 10C负号表示减少，即 G的带电荷量减少了 3.6 x T0C.11.如图所示，电源电动势 E=50V,内阻r=1 Q, R1=3Q, R2=6Q.间距d=0.2m的两平行金 属板M、N水平放置，闭合开关 S,板间电场视为匀强电场.板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆 AB,有一个穿过细卞f的带电小球p,质量为m=0.01kg、带电量大小为q=1X10-3C可视为点电荷，不影响电场的分布).现调节滑动变阻器R,使小球恰能静止在A处；然后再闭合 K,待电场重新

16、稳定后释放小球p.取重力加速度g=10m/s2.求：(1)小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压;(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值;(3)小球p到达杆的中点 。时的速度.【答案】(1 )U=20V (2)Rx=8 q(3) v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】 小球带负电；恰能静止应满足：mg Eq qU mgd O.01 10 O.2V 20Vq 1 10 3(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,由电路电压关系E URx R2 r R2代入数据求得Rx=8Q闭合电键KB,设电场稳定时的电压为U',由电路电压关系Rx R12 rR12代入数据求得U

17、9;=100V11由动能定理：mg d 1U q 1 mv22 22代入数据求得v=1.05m/s【点睛】本题为电路与电场结合的题目，要求学生能正确掌握电容器的规律及电路的相关知识，能 明确极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压.12.如图所示电路，电源电动势 E=6V,内阻r=1 Q外电路中电阻R1=2 Q, R2=3 Q, R3=7.5 Q 电容器的电容 C=4 科 F, J-IAWTJ-T-心$11) 电键S闭合，电路稳定时，电容器所带的电量.(2)电键从闭合到断开，流过电流表A的电量.【答案】7.2 10 6 c ; 1.92 10 5 c【解析】【分析】【详解】(1)电键S闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流.外电路总电阻为:, £干路电流为：.=1. 5A路端电