最新物理闭合电路的欧姆定律专题练习(及答案)

1、最新 物理闭合电路的欧姆定律专题练习(及答案)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。【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 0.8 4C 6.4 10 5C(2)断开电键后

2、，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1 5Q -Q 3.2 10 5C22 .平行导轨P、Q相距l = 1 m,导轨左端接有如图所示的电路.其中水平放置的平行板电 容器两极板 M、N相距d=10 mm,定值电阻 R=R2=12乌B=2 0金属棒ab的电阻r =2只其他电阻不计.磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m=1X1014kg,电荷量q=1 x 1014C的微粒恰好静止不动.取g= 10 m/s2,在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好.且速度保持恒定.试求

3、：(1)匀强磁场的方向和 MN两点间的电势差(2)ab两端的路端电压；金属棒ab运动的速度.【答案】(1)竖直向下；0.1 V(2)0.4 V. (3) 1 m/s.【解析】【详解】(1)负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直ab棒等效于电源,向上，故M板带正电.ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势,mg = Eq感应电流方向由b-a,其a端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下.微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有 又 E= UMNd所以 Umn = 一 = 0.1 Vq(2)由欧姆定律得通过R3的电流为I= UzN =0.

4、05 AR3则ab棒两端的电压为Uab=UMN+IX0.5R = 0.4 V.(3)由法拉第电磁感应定律得感应电动势E= BLv由闭合电路欧姆定律得E= Uab+ Ir = 0.5 V联立解得v=1 m/s.3 .如图所示的电路中，电源电动势E= 12 V,内阻r=0.5 0电动机的电阻 Ro= 1.0 R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；电源的工作效率。【答案】(1) 2A; (2) 14W; (3)【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为91.7%5I= - = 2AR(2)电动机两端的

5、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电动机的热功率为电动机输出的机械功率(3)电源释放的电功率为有用功率电源的工作效率P电=UI=7X2 W 14 WP 热=I2Ro= 22 X 1 W 4 WP机=p电一p热=1。Wp 释=£|=12*2 W 24 W2P有=UI I2R 22W=91.7%4 .手电筒里的两节干电池(串联)用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了 “节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势 E二1.5V,内阻r1 =0.3 & 一节旧电池的电动

6、势 E2=1.2V,内阻r2=4.3 Q手电筒使用的小灯泡的电阻 R=4.4Q求：(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2上的电压；(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。【答案】(1)2.64V; (2)1.29V; (3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势 匕(或其消耗的电压大于其提供的电压)，灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】I = 2E10,6AR 2rlU IR 2.64V两节新电池串联时，电流灯泡两端的电压(2)一新、一旧电池串联时，电流I . 日E20.3AI =R r1r2灯泡

7、两端的电压U I R 1.32V旧电池的内阻r2上的电压Ur I r2 1.29V(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势E2 (或其消耗的电压大于其提供的电压)，灯泡的电压变小。5 .如图所示电路中，r是电源的内阻，R1和心是外电路中的电阻，如果用Pr, P1和P2分别表示电阻r, Ri, R2上所消耗的功率，当 Ri=R2= r时，求：(1)Ir ： Ii ： I2等于多少(2)Pr ： Pi ： P2等于多少【答案】(1)2： 1： 1； (2)4： 1： 1。【解析】(1)设干路电流为I,流过R和R2的电流分别为|1和|2。由题，R1和R2并联，电压相等，电阻也相等，则电

8、流相等，故1|1=|2= I2即Ir ： I1 ： 12=2： 1: 1(2)根据公式P=I2R,三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即Pr： P1： P2=4： 1： 16 .如图所示，电源的电动势 E 110V,电阻R, 21 ,电动机绕组的电阻 R 0.5开关S始终闭合.当开关 &断开时，电阻 R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。S1【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p 4R1 r代入数据得r=ia(2

9、) S2闭合时Ri两端的电压为U,消耗的功率为F2336 W,贝UF2U2 n解得U=84V由闭合电路欧姆定律得E U Ir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I2,则Ii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则电动机的输出功率Ii I2 IFMUI 2Pri；RPPMPR i606W所以开关&闭合时电动机的效率i00%86.9%7 .如图所示，电源电动势 E=30 V,内阻r=i Q电阻Ri=4 Q R2=i0 Q两正对的平行金属 板长L=0.2 m,两板间的距离 d=0.i

10、m.闭合开关S后，一质量 m=5XiC8kg,电荷量 q=+4X 16C的粒子以平行于两板且大小为'"=5 x 2m/s的初速度从两板的正中间射入，求粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小？(不考虑粒子的重力)pI二一口 ,ffl30【解析】根据闭合电路欧姆定律，有:U-_X 10 = 2Dl + %+ 取 1 + 4 + ID电场强度:U 20K1片,二2。”粒子做类似平抛运动，根据分运动公式，有:L=votT y= at2其中:1 qFL2 1 + x 10 -6x 200 x 0 22口y = - - = - x= L28 x 10 -3m = 1

11、.28mm联立解得：2阴说25X10-“5X10少点睛：本题是简单的力电综合问题，关键是明确电路结构和粒子的运动规律，然后根据闭 合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解.8 .如图1所示，用电动势为 E、内阻为r的电源，向滑动变阻器 R供电.改变变阻器 R的 阻值，路端电压 U与电流I均随之变化._S_A 一1 01图i闻 f(1)以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值 R变化过程中U-I图像的示意 图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义.(2) a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此 时电源的输出功率；b.请推导该电源对外电路能

12、够输出的最大电功率及条件.(3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和.【答案】(1) UT图象如图所示：图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流(2) a如图所示：4r(3)见解析【解析】(1) UH图像如图所示,其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流 (2) a.如图所示b.电源输出的电功率:_2 _ E 2 _P I2R ()2RR rE22 r 2rR当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,Pnax =4r(3)电动势定义式：E根据能量守恒定律，在图 路产生的电热，即叫日静电

13、力qi所示电路中，非静电力做功w产生的电能等于在外电路和内电22 _W I rt I Rt Irq IRqE Ir IR U 内 U 外本题答案是：(1) UH图像如图所示,其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流E2当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为Pmax = 4r(3) E U内U外点睛：运用数学知识结合电路求出回路中最大输出功率的表达式，并求出当R=r时，输出功率最大.9.如图所示，电源电动势 E=8V,内阻r=10Q, Ri=20 QR2=30 电容器两极板间距 d=0.1m。 当电键闭合时，一质量 m=2X1C3kg的带电液滴恰好静止在两极板

14、中间。取重力加速度 g=10m/s2,求：(1)带电液滴所带电荷量的大小q以及电性；(2)断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？【答案】(1) 5X104C,带正电；(2) 0.1s。【解析】【详解】(1)电键闭合时，两板间电压 5：U1液滴保持静止：R2R R2-E 4V rq2mg解得：q=5X104C,带正电(2)电键断开时，两板间电压：液滴向上做匀加速运动，加速度a：U2=E=8VU2 q7mg maat2 2解得：t=0.1s10.如图所示，电源的电动势 E=110V,电阻R1=21 0,电动机绕组的电阻 Ro=0.5 0电键S1 始终闭合.当电键

15、 &断开时，电阻 R1的电功率是525W;当电键S2闭合时，电阻 R1的电 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.【答案】(1) 1 Q (2) 1606W【解析】 【分析】 【详解】设&断开时R消耗的功率为Pi,2-ER1R1r代入数据可以解得，设S2闭合时R两端的电压为U,r 1消耗的功率为P2,则P2u2U=84V解得，由闭合电路欧姆定律得，E U 卜代入数据，得I 26A流过Ri的电流为Ii,流过电动机的电流为11而电流关系：I所以I由UI2代入数据得，I2,U4 A R11 I 2 I222AP出 I；Ro16

16、06W11 .如图所示，电源电动势 E=8V,内阻为r=0. 5Q, “3V3W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. 5Q.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 一试题分析：(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);(3)电动机两端的电压 Um=U-Ul=4. 5 (

17、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.12 .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I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y轴为U"，点击直接拟合，就可以画出UI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:V,干电池的内电阻为Q.干电池的电动势为0朝平(2)现有一小灯泡，其 泡的实际功率是多少?U-I特性曲线如图乙所示，若将此小灯泡接在