50套高考物理闭合电路的欧姆定律

1、50套高考物理闭合电路的欧姆定律一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示，水平 U形光滑框架，宽度 L 1m,电阻忽略不计，导体棒 ab的质量m 0.2kg ,电阻R 0.5 ,匀强磁场的磁感应强度 B 0.2T ,方向垂直框架向上.现用F 1N的拉力由静止开始向右拉 ab棒，当ab棒的速度达到2m/s时，求此时：1 ab棒产生的感应电动势的大小；2 ab棒产生的感应电流的大小和方向;3 ab棒所受安培力的大小和方向;4 ab棒的加速度的大小.S a【答案】(1)0.4V (2) 0.8A 从 a 流向 b (3) 0.16N 水平向左 (4) 4.2m/s2【解析】【分析】【详解】

2、试题分析：(1)根据切割产生的感应电动势公式E=BLv求出电动势的大小.(2)由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小，由右手定则判断电流的方向.(3)由安培力公式求出安培力的大小，由左手定则判断出安培力的方向.(4)根据牛顿第二定律求出 ab棒的加速度.(1)根据导体棒切割磁感线的电动势E BLv 0.2 1 2V 0.4V、 E 0.4(2)由闭合电路欧姆定律得回路电流I A 0.8A,由右手定则可知电流方向R 0.5为：从a流向b3 3) ab受安培力F BIL 0.2 0.8 1N 0.16N ,由左手定则可知安培力方向为：水 平向左(4)根据牛顿第二定律有：F F安 ma ,得ab杆的

3、加速度F 71 0.16 / 22a m/s 4.2m/ sm 0.24 .如图所示的电路中，电源电动势 E= 12 V,内阻r=0.5 Q电动机的电阻 Ro=1.O 0电 阻Ri = 2.0 Q电动机正常工作时，电压表的示数Ui=4.0 V,求：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5 An(2)电动机两端的电压为U= E Ir Ui=(12 2 X 0.5 4.0) V= 7 V电动机消耗的电功率为P电=UI=7X2 W 14 W电动机的热功率为

4、P 热=I2Ro= 22X 1 W 4 W电动机输出的机械功率P机=P电一P热=10 W(3)电源释放的电功率为P 释=£1=12*2 W 24 W有用功率P有=UI I2R,22W电源的工作效率PlFfe=91.7%5 .如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A B间的距离为d,金属板长为L,在两金属板左端正中间位置M有一个小液?以初速度 vo水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为 m带负电，电荷量为 q.要使液滴从 B板右侧边缘射出电场，电动势 E是多大？(重力加速度用g表示)22【答案】e 2md 2v0迪d qL q【解析】E2R【详解】由闭合电路欧姆定律得IER

5、 R两金属板间电压为Uba= IR= E2由牛顿第二定律得q ' BA - mg = mad液滴在电场中做类平抛运动，有, d 1 ,2l_= v0t at222 2联立解得e也受空更qL q【点睛】题是电路与电场两部分知识的综合，关键是确定电容器的电压与电动势的关系，掌握处理 类平抛运动的分析方法与处理规律.4 .如图所示，电路中接一电动势为4V、内阻为2的直流电源，电阻 Ri、R2、R3、R4的阻值均为4Q,电容器的电容为 30电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：(2)电容器所带的电荷量(3)如果断开电源，通过 R2的电荷量Q一5 一【答案】（1） 0.4A （2） 4.8X1-0

6、C（3） =2.4 10 5C 2当电键S闭合时，电阻 R、R2被短路.根据欧姆定律求出流过 R3的电流，即电流表的读数.电容器的电压等于 R3两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量.断开电键S后,电容器通过R、R2放电，R、R2相当并联后与R3串联.再求解通过R2的电量.(1)当电键S闭合时，电阻 R、R被短路.根据欧姆定律得电流表的读数IE0.4AR r5 _电容器所带的电量Q CU3 CIR3 4.8 10 C(3)断开电键S后，电容器相当于电源，外电路是R、R2相当并联后与R3串联.由于1 _5 _各个电阻都相等，则通过 R2的电量为Q -Q 2.4 10 5C 25 .如图所示电路

7、，已知R3=4 Q,闭合电键，安培表读数为0.75A,伏特表读数为 2V,经过一段时间，一个电阻被烧坏 (断路)，使安培表读数变为 0.8A,伏特表读数变为 3.2 V,问：(1)哪个电阻发生断路故障？(2) R1的阻值是多少？(3)能否求出电源电动势 E和内阻r?如果能，求出结果；如果不能，说明理由.【答案】(1) R2被烧断路(2) 4 0(3)只能求出电源电动势 E而不能求出内阻r, E=4V 【解析】【分析】【详解】(1)由于发生故障后，伏特表和安培表有示数且增大，说明外电阻增大，故只能是R2被烧断了.U13.2/(2) R2被烧断后，电压表的示数等于电阻R1两端的电压，则 R 1 温

8、 4 -110.8(3)第一种情况下，有：电阻R3两端的电压为：U3=I1R-U1=0.75 X 4-2=1 V通过电阻R3的，一,U31电流为I3 0.25A ,根据闭合电路欧姆te律得：E=I1R+ (I1+I3)( R+r)R34第二情况下，有 E=U1'忤'(R+r)代入可得：E=3+(R4+r)E=3.2+0.8 (R4+r)解得：E=4V,R4+r=1 Q,由于R未知，故只能求出电源电动势E而不能求出内阻r。【名师点睛】本题闭合电路的欧姆定律的应用以及电路的分析和计算问题，注意解题时要注意有两种情 况，根据闭合电路欧姆定律列出两个方程，求解电动势或内阻，是常用的方法

9、；此题同时 给了我们一个测量电动势的方法 .6.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 = 4cm,电源电动 势£= 24V,内电阻r=1Q,电阻R= 15Q,闭合开关S.待电路稳定后，一带电量 q=- 1X10 5C,质量m=2X104kg的小球恰好静止于两板之间.取 g=10m/s2.求：(1)两板间的电压；(2)滑动变阻器接入电路的阻值.【详解】(1)对小球，由平衡条件得:mg qE ,又E整理并代入数据解得:U mgdq2 10 4110 0.045V 8 V ；10 5(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为 由闭合电路欧姆定律得：Rp,IRP,则得

10、:ERP代入数据可得:24RP15 RP 1 '解得:答：两板间的电压为8V;(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8 Q .电键SRi的电7.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 0 始终闭合.当电键 3断开时，电阻 Ri的电功率是525W;当电键S2闭合时，电阻 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.(1) 1 Q (2) 1606WS1【解析】【分析】【详解】设S2断开时R消耗的功率为Pi,ER1代入数据可以解得,设S2闭合时R两端的电压为U,r i消耗的功率为P2P2,则U2

11、R解得,U=84V由闭合电路欧姆定律得,E U Ir代入数据，得流过Ri的电流为Ii,流过电动机的电流为IiI 26AI2,U 4ARi而电流关系：Ii I2 I所以由代入数据得,I222A_2 -UI22 I2R0吨 1606W8.如图所示，已知路端电压 U = 18 V,电容器 G = 6 w、F。=3电阻Ri=6 Q R=3 Q. 当开关S断开时，A、B两点间的电压Uab等于多少？当S闭合时，电容器 Ci的电荷量改变 了多少？【答案】18 V;减少了 3.6X105C【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，日C等势，A、D等势,因此 Uab= U=

12、18 V.当S闭合时，R1和e串联，C1两端的电压等于 R1两端电压，Q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= 18 V,电容器C1带电荷量为Q = OUAC= 6X 106x 18 & 1.08 X 10C.当S闭合时，电路 R、R2导通，电容器 C1两端的电压即电阻 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 C1的带电荷量为Q'= C1Uac'= 6X 106X 12 C7.2 X i0C电容器G带电荷量的变化量为Q=Q- Q1 = - 3.6 X

13、10C负号表示减少，即 G的带电荷量减少了 3.6 x 10C.9 .如图所示，电源电动势 E=8V,内阻为r=0. 5Q, “ 3y 3W的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1. 5a.求：(1)通过电动机的电流;(2)电源的输出功率；(3)电动机的输出功率.【答案】(1) 1A； (2) 7. 5W; (3) 3W【解析】P试题分析：(1)灯泡L正常发光，通过灯泡的电流，Il=1AUl电动机与灯泡串联，通过电动机的电流Im=Il=1 (A)；(2)路端电压：U=E-Ir=7. 5 (V),电源的输出功率： P=UI=7. 5 (W);

14、(3)电动机两端的电压 Um=U-Ul=4. 5 (V)；电动机的输出功率 P输出=Um Im-Im2R=3W考点：电功率；闭合电路欧姆定律【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电 路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件.10 .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。【解析】【详解】当电流表和电压表

15、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U11.0r 11 0.52.0 A 和 15.0 V,当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为 则电动机的总功率P=U2l2=15.02.0 W=30.0 W线圈电阻的热功率康=卜=2.022 W=8.0 W所以电动机的输出功率P输出=P总P= 30.0 W 8.0 W =22.0 W11.如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为 500 N,电源电动势为110V,不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5 A,求： (1)提升重物消耗的功率;(2)电动机线圈的电阻.pOI【答案】(1)450 W (2)4 Q【解析】(1)重物被提升的功率产1=内？=m=500 X MW = 450W此时电路中的电流为5A.则电源的总功率总=咫="0 X所以线圈电阻消耗的功率为由欧姆定律可得:12.如图所示，导轨间的距离 L=0.5m, B=2T, ab棒的质量m=1kg,物块重G=3N, ab棒与 导轨间的动摩擦因数 尸0.2电源的电动势 E=10V, r=0.1 Q导轨的电阻不计，ab棒电阻也 不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？ ( g取10m/s2)【答案】1.9 w R