高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案

高中物理闭合电路的欧姆定律专项训练答案一、高考物理精讲专项闭合电路的欧姆定律1．如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电阻R1=1.5Ω，电动机的线圈电阻R0=1.0Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：(1)电源的路端电压；(2)电动机输出的机械功率。【答案】(1)9V；(2)8W【解析】【分析】【详解】(1)流过电源的电流为I，则路端电压为U，由闭合电路欧姆定律解得(2)电动机两端的电压为电动机消耗的机械功率为解得2．如图所示，R1＝R3＝2R2＝2R4，电键S闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m，带电量为q的小球正好处在静止状态；现将电键S断开，小球将向电容器某一种极板运动。若不计电源内阻，求：(1)电源的电动势大小；(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。【答案】(1)(2)【解析】【详解】(1)电键S闭合时，R1、R3并联与R4串联，(R2中没有电流通过)UC＝U4＝对带电小球有：得：(2)电键S断开后，R1、R4串联，则小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得解得：3．如图所示的电路中，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω，电动机的电阻R0＝1.0Ω，电阻R1＝2.0Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1＝4.0V，求：(1)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I＝＝2A(2)电动机两端的电压为U＝E－Ir－U1=(12－2×0.5－4.0)V＝7V电动机消耗的电功率为P电＝UI＝7×2W＝14W电动机的热功率为P热＝I2R0＝22×1W＝4W电动机输出的机械功率P机＝P电－P热＝10W(3)电源释放的电功率为P释＝EI＝12×2W＝24W有用功率P有＝电源的工作效率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，这时我们会觉得电池没电了。但有人为了“节省”，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E1=1.5V，内阻r1=0.3Ω；一节旧电池的电动势E2=1.2V，内阻r2=4.3Ω。手电筒使用的小灯泡的电阻R=4.4Ω。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)根据上面的计算成果，分析将新、旧电池搭配使用与否妥当。【答案】(1)2.64V；(2)1.29V；(3)不当当。由于旧电池内阻消耗的电压Ur不不大于其电动势E2（或其消耗的电压不不大于其提供的电压），灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)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，电流灯泡两端的电压旧电池的内阻r2上的电压(3)不当当。由于旧电池内阻消耗的电压Ur不不大于其电动势E2（或其消耗的电压不不大于其提供的电压），灯泡的电压变小。5．在如图所示的电路中，电源电动势E=3.0V，内电阻r=1.0Ω；电阻R1=10Ω，R2=10Ω，R3=35Ω；电容器的电容C=1000μF，电容器原来不带电。求接通电键S后流过R4的总电荷量（保存两位有效数字）。【答案】2.0×10-3C【解析】【详解】接通电键S前，R2与R3串联后与R1并联，因此闭合电路的总电阻：由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流：电源的两端电压：则R3两端的电压：接通电键S后通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量。根据可得：代入数据解得：6．如图所示，E=l0V，r=1Ω，R1=R3=5Ω，R2=4Ω，C=100，当断开时，电容器中带电粒子正好处在静止状态；求：(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过R3的总电荷量．【答案】(1)g，方向竖直向上(2)4×10－4C【解析】【详解】（1）开始带电粒子正好处在静止状态，必有qE＝mg且qE竖直向上．S闭合后，qE＝mg的平衡关系被打破．S断开时，带电粒子正好处在静止状态，设电容器两极板间距离为d，有，S闭合后，设带电粒子加速度为a，则，解得a＝g，方向竖直向上．（2）S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，因此ΔQ＝C（UC′－UC）＝4×10－4C7．如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为m=7×10-8kg，带电量C的油滴，当把可变电阻器R3的阻值调到35Ω接入电路时，带电油滴正好静止悬浮在电场中，此时安培表达数I=1.5A，安培表为抱负电表，取g＝10m/s2，试求：（1）两金属板间的电场强度；（2）电源的内阻和电阻R1的阻值；（3）B点的电势．【答案】（1）1400N/C（2）（3）27V【解析】【详解】（1）由油滴受力平衡有，mg=qE，得到代入计算得出：E=1400N/C（2）电容器的电压U3=Ed=21V流过的电流B点与零电势点间的电势差根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻（3）由于U1=φB-0，B点的电势不不大于零，则电路中B点的电势φB=27V.8．如图所示电路，已知R3=4Ω，闭合电键，安培表读数为0.75A，伏特表读数为2V，通过一段时间，一种电阻被烧坏(断路)，使安培表读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2V，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，求出成果；如果不能，阐明理由．【答案】（1）R2被烧断路（2）4Ω（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，阐明外电阻增大，故只能是R2被烧断了．（2）R2被烧断后，电压表的示数等于电阻R1两端的电压，则.。（3）第一种状况下，有：电阻R3两端的电压为：U3=I1R1-U1=0.75×4-2=1V，通过电阻R3的电流为，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1R1+（I1+I3）（R4+r）第二状况下，有E=U1′+I1′（R4+r）代入可得：E=3+（R4+r）E=3.2+0.8（R4+r）解得：E=4V，R4+r=1Ω，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状况，根据闭合电路欧姆定律列出两个方程，求解电动势或内阻，是惯用的办法；此题同时给了我们一种测量电动势的办法.9．在如图（a）所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图所示，则：（1）V1表达数随电流变化的图像是甲乙两条图线中的哪条？并求出定值电阻R1的阻值；（2）求电源的电动势和内阻大小；（3）求电源效率的最大值和电源最大输出功率.【答案】（1）V1表的示数随电流变化的图像是乙图线，；（2），；（3），。【解析】【详解】（1）由图可知，三电阻串联，V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑片向左端滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，由可知，电路中的电流增大，因R1为定值电阻，则其两端的电压满足成正比关系，图象乙满足U-I成正比增函数，故V1表的示数随电流变化的图像是乙图线。由图象可知，R1两端的电压U1=3V，电路中的电流为：I1=0.6A，则电阻R1的阻值为：；（2）综述可知V2表的示数随电流变化的图像是甲图线，取两组数据由全电路的欧姆定律可知：联立可得：；；（3）根据电源的效率为：故当电源的路端电压最大时，电源的效率最大；而电路R2的阻值增大，总电流减小，路端电压增大，即R2的阻值最大时，可求得电源的最大效率，由图像甲可知最小电流为0.2A时，R1的电压1V，R2的电压4V，有：则最大效率为：电源的输出功率为：故理论上当时，即，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，。10．一电源的电动势为6V、外接电阻R1＝3.0Ω时，路端电压为4.5V．求：（1）该电源的内阻多大？（2）如果在外电路再串联一种R2＝6.0Ω的电阻，流过电源的电流是多大？【答案】（1）该电源的内阻为1.0Ω；（2）如果在外电路再串联一种R2＝6.0Ω的电阻，流过电源的电流是2.0A。【解析】【分析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得：U＝R1代入数据得r＝1.0Ω；（2）根据并联电路规律可得：R并＝＝＝2.0Ω；根据闭合电路欧姆定律有：11．如图所示的电路中，电源电动势为，内电阻为，外电路电阻为，闭合电键S后，求：通过电阻R的电流强度I；电阻R两端的电压U；电阻R上所消耗的电功率P．【答案】（1）0.5A（2）5V（3）2.5W【解析】【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流强度为：（2）电阻R两端的电压为：U=IR=0.5×10V=5V（3）电阻R上所消耗的电功率为：P=I2R=0.52×10W=2.5W12．在如图所示的电路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，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：(1)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),（2）3.5W（3）,0【解析】【分析】断开S，R2、R3串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率体现式；S闭合，R1、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体现式；最后联立求解；闭合S时电源的输出功率为P=EI-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