高考物理闭合电路的欧姆定律练习题及解析

1、高考物理闭合电路的欧姆定律练习题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R是可变的，电源的电动势为 E,电源的内阻为 r,其余部分的电阻均可忽略不计。(1)闭合开关S,写出电路中的电流I和电阻箱的电阻 R的关系表达式；(2)若电源的电动势 E为3V,电源白内阻r为1Q,闭合开关S,当把电阻箱R的阻值调节为14时，电路中的电流I为多大？此时电源两端的电压(路端电压)U为多大？【答案】(1) I E- (2)0.2A 2.8V R r【解析】【详解】(1)由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式R r(2)将 E=3V, r=1Q, R=14，代入上式得： 电流表

2、的示数3 AI=A =0.2A14 1电源两端的电压U=IR=2.8V2.电源的电动势为4.8V、外电阻为4.0 Q时，路端电压为 4.0V。如果在外电路并联一个6.0 Q的电阻，路端电压是多大？【答案】3.6V【解析】【详解】由题意可知当外电阻为 4.0 时，根据欧姆定律可知电流-A 1.0A 4I U外R由闭合电路欧姆定律I(R r)E代入数据解得r=0.8 Q当外电路并联一个6.0 的电阻时电路中的总电流所以路端电压2.44.8A=1.5A2.4 0.8U I % 1.5 2.4V 3.6V3 .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

3、板左端正中间位置M有一个小液?以初速度 V0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）2md2v02qL22mgdq由闭合电路欧姆定律得IE ER R 2R两金属板间电压为Uba= IR=2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 12l_= v0t at2 2联立解得e吗0型里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，竖直放置的两根足够长的光滑金属

4、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I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

5、作何种性质的运动？求ab再下落距离有被击穿)Rs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EBL1)mg(2)B4L4s TgR2 (3)匀加速直线运动mgsCB：L：mgRB2L2m cB2L2【解析】【详解】(1)金属棒ab在磁场中恰好保持静止，由BIL=mgI -ER rEBLmg由mgB2L2vRomgR2 B2L2由动量定理，得mgt BILtmv其中q口詈B4L4sm2gR2mgRB2L2(3) K接3后的充电电流ICBL vvCBL - CBLamg-BIL=ma=常数mgZ 22m CB2L2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

6、=2as, ，1212根据能重转化与寸恒得E mgs (- mv2mv )222. 2解得：e mgsCB2L2 m cB L【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.如图所示，在 A、B两点间接一电动势为 4V,内电阻为1的直流电源，电阻R、R2、R3的阻值均为4,电容器的电容为30 F,电流表内阻不计，当电键 S闭合时，求：(1)电流表的读数.(2)电容器所带的电量.(3)断开电键S后，通过R2的电量.% 均 修Ci).1广【答案】(1) 0.8A; (2) 9.6 10 5C； (3) 4,8 10 5C 【解析

7、】试题分析：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 &的电 量.(1)当电键S闭合时，电阻 R、&被短路.根据欧姆定律得：电流表的读数I E A 0.8AR3 r 4 1(2)电容器所带的电量 Q CU3 CIR3 30 10 6 0.8 4C 9.6 10 5C(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

8、-Q 4.8 10 5C26 .如图所示的电路中，电阻Ri=9 Q, R2=15O, R3=30Q,电源内电阻r=1 Q,闭合开关S,理想电流表的示数I2=0.4A.求：(1)电阻R3两端的电压U3；(2)流过电阻R1的电流I1的大小；(3)电源的总功率 P. I 1 ft 1 I【答案】(1) 6.0V (2) 0.6A (3) 7.2W 【解析】【详解】(1)电阻R两端有电压为U3 I2R 0.4 15 6.0 (V)(2)通过电阻R3的电流大小：U3I33 0.2aR3流过电阻R1的电流大小为：I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A(3)电源的电动势为：E11r I1R1 U3 0.

9、6 1 0.6 9 6 12v电源的总功率为P=I1E=7.2W2或 P 11r R R2/R3 =7.2W7 .如图所示，导体杆 ab的质量为0.02kg,电阻为2 ,放置在与水平面成 30o角的光滑 倾斜金属导轨上，导轨间距为0.5m且电阻不计，系统处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为 0.2T,电源内阻为1 ,通电后杆能静止于导轨上，g取10m/s2。求：(1)电源电动势E;(2)若突然将磁场反向，求反向后瞬间导体杆的加速度。(不计磁场反向引起的电磁感应 效应)【答案】(1) E 3V (2) a iom/s2【解析】【详解】(1)开关闭合，通电导体棒受重力、安培力、支持力而

10、处于静止状态，受力示意图如下:的w沿斜面方向受力平衡:根据欧姆定律：BIL mg sin30o d联立、解得：(2)磁场反向后，导体棒将沿导轨向下加速运动，受力示意图如下T由牛顿第二定律：BIL mg sin 30o ma 解得：a 10m/s2 (沿导轨平面向下)8 .电路如图所示，电源电动势E 28V,内阻r =2，电阻R 12 ,R2 R 4 ,R3 8 ,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

11、以 vo 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R1 R2 R3R1-23 6R1R2 R3路端电压为R UE 21V.R r此时电阻R3两端电压为R3 U 3 U 14V 3 R2 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

12、,电荷量为q当开关S断开时有qU3 丁 mg当开关S闭合后，设带电微粒加速度为 a，则 ( qU 3 mgma设带电微粒能从 C的电场中射出，则水平方向运动时间为：Vo竖直方向的位移为：1 .2y - at2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.9 .如图所示的电路中，当开关K断开时，V、A的示数分别为2.1V和0.5A,闭合K后它们的示数变为2V和0.6A,求电源的电动势和内电阻？(两表均为理想表)R； K【答案】2.6V, 1Q【解析】【分析】【详解】解：根据欧姆定律得：E U1 I1r, E U2 12r代入数据得：E 2.1 0.5r , E

13、 2 0.6r解得：E=2.6V, r=1 q10 .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 40cm,电源电动势E 24V ,内电阻r 1 ,电阻R 15 ,闭合开关S,待电路稳定后，一带电量2,、g 10m / s ,求:22q 1 10 C,质量m=2 10 kg的小球恰好静止于两板之间.取(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 Q【解析】【详解】试题分析：(1)由题意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 7故:U mgdq2 10 2 10 0.410 2

14、V 8V ；(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IRp,得:Rp8Q。11.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乌导轨的电阻不计,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 RW 9.9踊I处于静止状态依据物体平衡条件可得，恰不右滑时有：G-mg- BLIi=0恰不左滑时有：G+(i mg- BL2=0依据闭合电路欧姆定律可得：E=Ii (R+r)E=I2 （电+r）联立得：Ri=r=9.9 Q联立得：R2=BLEG+ k mgr=1.9 Q所以R的取值范围为：1.9 w RW 9.9 Q答案：1.9 W Rw 9.9W处于静止状态【点睛】此题是通电导体在磁场中平衡问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，挖掘临界条件 进行求解.12.如图所示的电路中，电源电动