高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案

1、高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示，质量 m=1 kg的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(磁场仅存在于名缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势 E=8 V,内阻r=1 Q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 Q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/s2)。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；磁感应强度B的

2、大小。【答案】(1)7.2W； (2)4A; 2A； (3)3T。【解析】【详解】(1)电动机的正常工作时，有P U Im所以PIm u 2A故电动机的输出功率为2 一 P出 P Im R 7.2W(2)对闭合电路有U E I 总r所以故流过导体棒的电流为I I 总 Im 2A(3)因导体棒受力平衡，则F 安 mgsin37 6NF安BIL可得磁感应强度为IL3T2.利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E 6V,电源内阻r 1 ,电阻R 3 ,重物质量m 0.10kg ,当将重物固定时，理想电压表的示数为5V,当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为

3、5.5V ,(不计摩擦，g取10m/s2).求：1串联入电路的电动机内阻为多大?2重物匀速上升时的速度大小.3匀速提升重物3m需要消耗电源多少能量?【答案】(1) 2 ； (2) 1.5m/s (3) 6J【解析】【分析】根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压.电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和，根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度 大小，根据 W EIt求解匀速提升重物 3m需要消耗电源的能量.【详解】1由题，电源电动势 E 6V ,电源内阻r 1 ,当将重物固定时，电压表的示数为5V,则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为I-EU5 1Ar 1U

4、 IR 5 1 3 小电动机的电阻 RM 2I1c. . E U '.2当重物匀速上升时，电压表的示数为U 5.5V ,电路中电流为I ' 0.5Ar电动机两端的电压为 UM E I ' R r 6 0.5 3 1 V 4V故电动机的输入功率 P UM I ' 4 0.5 2W根据能量转化和守恒定律得2 _UM I ' mgv I ' R代入解得，v 1.5m/sh3匀速提升重物3m所需要的时间t v 1.52s,则消耗的电能 W EI't 6 0.5 2 6J【点睛】本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用.对于电动机电路，不转动时

5、，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立.3 .在图中Ri=14Q, R2=9Q当开关处于位置 1时，电流表读数I1 = 0.2A;当开关处于位 置2时，电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势 E和内电阻r.【答案】3V, 1Q【解析】【详解】当开关处于位置1时，根据闭合电路欧姆定律得：E=Ii (Ri+r)当开关处于位置2时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I2 (电+r)代入解得：r=ia, E=3V答：电源的电动势 E=3V,内电阻r=1Q.4 .如图所示，电路由一个电动势为E、内电阻为r的电源和一个滑动变阻器 R组成。请推导当满足什么条件时，

6、电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。氏 E2【答案】4r【解析】由闭合电路欧姆定律电源的输出功率2P I2RP2(R r)2P (RE2R-27Z-r) 4Rr当R=r时，P有最大值，最大值为4r5 .如图所示电路，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) Ri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) 4a (3)只能求出电源电动势 E而不能求

7、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.Ui 3.2，(2) R2被烧断后，电压表的示数等于电阻Ri两端的电压，则 Ri 丁 。4 -110.8(3)第一种情况下，有：电阻R3两端的电压为：U3=l1R-U1=0.75 X 4-2=1 V通过电阻 R的一，,U31电流为I3 - - 0.25A ,根据闭合电路欧姆定律得：e=|1r+(|1+|3)(R4+r)R34第二情况下，有E=U1, I+'(R+r)代入可得：E=3+ ( R+r)E=3.2+0.8 (R4+r)解得：E=4V,R4+r=

8、1 Q,由于R4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；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，电阻Ri=9 Q, R2=15Q, R3=30Q,电源内电阻r=1 Q,闭合开关 S,理想电流表的本数I2=0.4A.求：(1)电阻R3两端的电压U3；(2)流过电阻Ri的电流Ii的大小;(3)电源的总功率P.匕心【答案】(1) 6.0V (2) 0.6A (3)【解析】【详解】(1)电阻R两端有电压为U3(2

9、)通过电阻R3的电流大小：7.2W流过电阻R1的电流大小为：(3)电源的电动势为：E 11r I电源的总功率为或PI2R 0.4 15 6.0 (V)U3I33 0.2aR31=|2+|3=O.4+O.2=O.6AU3 0.6 1 0.6 9 6 12VP=1E=7.2W,2I1 r R R2 /R =7.2W7.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E= 24V,内电阻r= 1 Q,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

10、)两板间的电压；(2)滑动变阻器接入电路的阻值.【答案】(1) 8V (2) 8a(1)对小球，由平衡条件得:mg qE ,又E U , d整理并代入数据解得:u mgdq2 10 4110 0.04、，c、，5V 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:ERP代入数据可得:24RP15 RP 1 '解得:RP 8Q。答:(1)两板间的电压为8V;8a.(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8.如图所示，电阻 Ri=2 ，小灯泡L上标有“3V 1.5 W 电源内阻r = 1 Q,滑动变阻器的 最大阻值为R0 (大小未知)，当触头 P

11、滑动到最上端a时安培表的读数为l A,小灯泡L恰 好正常发光，求：I滑动变阻器的最大阻值 R0；(2)当触头P滑动到最下端b时，求电源的总功率及输出功率.【答案】(1) 6a (2) 12 W ; 8 W【解析】【分析】【详解】PL(1)当触头P滑动到最上端a时，流过小灯泡 L的电流为：Il 0.5AUl流过滑动变阻器的电者呐：I0 Ia Il 0.5AUl -故：Ro 6 I o(2)电源电动势为：E Ul 1A(W r) 6V当触头P,滑动到最下端b时，滑动交阻器和小灯泡均被短路.电路中总电流为：IE 2AR r故电源的总功率为：P、 EI 12W输出功率为：吨 EI I2r 8W9.如图

12、所示，电源电动势 E=10V,内阻r=1 定值电阻R1=3Qo电键S断开时，定值电阻R2的功率为6W,电源的输出功率为 9W。电键S接通后，理想电流表的读数为 1.25A。求出：(1)断开电键S时电流表的读数；(2)定值电阻R的阻值。HRi 忸2 g【答案】(1)1A (2) 12 Q【解析】【详解】(1)电键断开时，电阻 Ri消耗的功率为：P Pe -P2 3W根据P I2Ri解得I 1A(2)由闭合电路的欧姆定律解得R310.如图所示的电路中，电源电动势 E=10V,R2R3R2R312Q内阻r=0.5 0,电动机的电阻 Ro=1.0 R电阻U1=3.0V,求：(1)电源释放的电功率；(2

13、)电动机消耗的电功率.将电能转化为机械能的功率;【答案】 (1) 20W(2) 12W 8W.【解析】【分析】(1)通过电阻两端的电压求出电路中的电流I,电源的总功率为 P=E即可求得;U=E-Ui-U内,电动机消耗(2)由U内=Ir可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为的功率为P1UI;电动机将电能转化为机械能的功率为P机=P电-I2R).【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为:3.01=一A=2 A,1.5电源释放的电功率为：P=EI =10X2 W=20 W(2)电动机两端的电压为: 则 U= (10- 2X 0.5 3.0) 电动机消耗的电功率为： 电动机消耗的热功率为：U= E

14、 Ir UiV=6 V;P电=UI=6X2 W=12 WP 热=I2R0=22X 1.0 W=4 W电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为:P a=Pfe- P 热P机=(12-4) W=8 W;【点睛】对于电动机电路，关键要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作 时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路.对于电动机的输出功率, 往往要根据能量守恒求解.11.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 口(1)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

15、开，流过电流表A的电量.【答案】7.2 10 6c ; 1.92 10 5c【解析】(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:州二国+为居/?：+氏】+ &干路电流为：7 =1. 5A路端电压为：U=EIr= 4.5V电容器的电压为：5 =1.8V所以电容器的电量：Q1=CU1=7.2X 1-6C,b板带正电，a板带负电.E(2) S断开，电路稳定时，电容器的电压就是R2的电压，U2 =3V所以电容器的电量:Q2=CU2=1.2X 1-5C,a板带正电，b板带负电.则流过电流表 A的电量Q=Q+Q2= 1. 92X T0C.本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直

16、接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电 容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳定时，电容器所在电路没有电流，其 电压与所并联的电路两端的电压相等.12.在如图所示的电路中，R1 = 3Q, R2 = 6Q, R3= 1.5 Q C= 20旷，当开关S断开时，电源的总功率为2W；当开关S闭合时，电源的总功率为4W,求:电源的电动势和内电阻；(2)闭合S时，电源的输出功率；(3)S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？【答案】(1) 4V , 0.5(2) 3.5W (3) 6 10-5C ,0【解析】【分析】断开S, &、R串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S闭合，Ri、R2并联再与R3串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求 解；闭合S时电源的输出功率为 P=E-I2r； S断开时，C两端电压等于电阻 R2两端电压，求 解出电压后根据Q=CU列式求解.【详解】(1) S断开，R2、R3串联根据闭合电路欧姆定律可得： IE2_总功率为：P IE 2W7.5 rS闭合，Ri、自并联再与R3串联，总外