闭合电路的欧姆定律练习题含答案及解析

闭合电路的欧姆定律练习题含答案及解析一、高考物理精讲专项闭合电路的欧姆定律1．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：2．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，其它部分的电阻均可无视不计。（1）闭合开关S，写出电路中的电流I和电阻箱的电阻R的关系体现式；（2）若电源的电动势E为3V，电源的内阻r为1Ω，闭合开关S，当把电阻箱R的阻值调节为14Ω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)(2)0.2A2.8V【解析】【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系体现式:（2）将E=3V，r=1Ω，R=14Ω，代入上式得：电流表的示数I==0.2A电源两端的电压U=IR=2.8V3．如图所示，金属导轨平面动摩擦因数µ＝0.2，与水平方向成θ＝37°角，其一端接有电动势E＝4.5V，内阻r＝0.5Ω的直流电源。现把一质量m＝0.1kg的导体棒ab放在导轨上，导体棒与导轨接触的两点间距离L＝2m，电阻R＝2.5Ω，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.5T，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2（不考虑电磁感应影响），求：(1)通过导体棒中电流大小和导体棒所受安培力大小；(2)导体棒加速度大小和方向。【答案】(1)1.5A，1.5N；(2)2.6m/s2，方向沿导轨平面对上【解析】【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有联立可得方向沿导轨平面对上4．如图所示，电源的电动势，电阻，电动机绕组的电阻，开关始终闭合．当开关断开时，电阻的电功率是525W；当开关闭合时，电阻的电功率是336W，求：（1）电源的内电阻r；（2）开关闭合时电动机的效率。【答案】（1）1Ω；（2）86.9%。【解析】【详解】（1）S2断开时R1消耗的功率为W，则代入数据得r=1Ω（2）S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为W，则解得U=84V由闭合电路欧姆定律得代入数据得I=26A设流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，则A又解得I2=22A则电动机的输入功率为代入数据解得W电动机内阻消耗的功率为代入数据解得W则电动机的输出功率1606W因此开关闭合时电动机的效率5．如图所示，电路中电阻，电源的内电阻，灯泡L上标有“3V0.25A”的字样，闭合开关S，灯泡正常发光．求：（1）灯泡的功率；（2）电源的电动势；（3）电源的总功率；【答案】(1)(2)(3)【解析】【详解】（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为U=3V，电流为I=0.25A因此灯泡的功率为P=UI=0.75W（2）由闭合电路欧姆定律得：电源的电动势E=U+I（R+r）=3+0.25×（10+2）=6V（3）电源的总功率：P=IE=0.25×6W=0.5W.6．如图所示，电路中接一电动势为4V、内阻为2Ω的直流电源，电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为4Ω，电容器的电容为30μF，电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：（1）电流表的读数（2）电容器所带的电荷量（3）如果断开电源，通过R2的电荷量【答案】（1）0.4A（2）4.8×10-5C（3）【解析】【分析】【详解】当电键S闭合时，电阻、被短路．根据欧姆定律求出流过的电流，即电流表的读数．电容器的电压等于两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量．断开电键S后，电容器通过、放电，、相称并联后与串联．再求解通过的电量．（1）当电键S闭合时，电阻、被短路．根据欧姆定律得电流表的读数（2）电容器所带的电量（3）断开电键S后，电容器相称于电源，外电路是、相称并联后与串联．由于各个电阻都相等，则通过的电量为7．如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻构成闭合电路时，求：（1）电源的输出功率P出是多大？（2）电源内部损耗的电功率P内是多少？（3）电源的效率η是多大？【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7%【解析】试题分析：（1）由电源的U-I图象读出电动势，求出内阻．两图线交点表达电阻与电源构成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI求出电源的输出功率．（2）电源内部损耗的电功率由公式求解．（3）电源的总功率为，电源的效率为．代入数据求解即可．（1）从A的图线可读出，电源的电动势E=3V，内阻从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流I=2A则电源的输出功率为（2）电源内部损耗的电功率（3）电源的总功率为故电源的效率为【点睛】本题考核对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，核心要理解两图线的交点就表达该电源和该电阻构成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率．8．如图所示，电源电动势E＝27V，内阻r＝2Ω，固定电阻R2＝4Ω，R1为光敏电阻．C为平行板电容器，其电容C＝3pF，虚线到两极板距离相等，极板长L＝0.2m，间距d＝1.0×10－2m．P为一圆盘，由形状相似透光率不同的二个扇形a、b构成，它可绕AA′轴转动．当细光束通过扇形a、b照射光敏电阻R1时，R1的阻值分别为12Ω、3Ω.有带电量为q＝－1.0×10－4C微粒沿图中虚线以速度v0＝10m/s持续射入C的电场中．假设照在R1上的光强发生变化时R1阻值立刻有对应的变化．重力加速度为g＝10m/s2.(1)求细光束通过a照射到R1上时，电容器所带的电量；(2)细光束通过a照射到R1上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b照射到R1上时带电微粒能否从C的电场中射出．【答案】（1）（2）带电粒子能从C的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU求其电量；细光束通过a照射到R1上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡．细光束通过b照射到R1上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从C的电场中射出．【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得又电容器板间电压，得UC=6V设电容器的电量为Q，则Q=CUC解得（2）细光束通过a照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有解得细光束通过b照射时，同理可得由牛顿第二定律，得解得微粒做类平抛运动，得，解得，因此带电粒子能从C的电场中射出．【点睛】本题考察了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的核心是明确带电粒子的受力状况，判断其运动状况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能纯熟运用．9．电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R0＝3Ω．（1）当R为什么值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？（2）当R为什么值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？【答案】（1）0；10.9W；（2）4.5；13.3W【解析】【分析】（1）由乙图得电源的电动势和内阻，当R=0时，R0消耗的功率最大；（2）当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，依次计算求解．【详解】（1）由题干乙图知电源的电动势和内阻为：E=20V，r==7.5由题图甲分析懂得，当R=0时，R0消耗的功率最大，最大为Pm==3W=10.9W（2）当R＋R0=r，即R=4.5时，电源的输出功率最大，最大值P=(R+R0)=(3+4.5)W=13.3W10．如图所示，图线AB是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，OM是某定值电阻R的伏安特性曲线，由图求：（1）R的阻值；（2）处在直线OM与AB交点C时电源的输出功率；（3）电源的最大输出功率。【答案】（1）（2）8W（3）9W【解析】【分析】（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值．（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据P=UI求出电源的输出功率．（3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大．【详解】（1）OM是电阻的伏安特性曲线，电阻：．（2）交点C处电源的输出功率为：（3）电源的最大输出功率Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达成的．答：（1）R的阻值为2Ω．（2）处在直线OM与AB交点C时电源的输出功率为8W．（3）电源的最大输出功率为9W．【点睛】对于图线核心要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义．本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义．11．如图所示，R为电阻箱，V为抱负电压表，当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．求：电源的电动势E和内阻r．【答案】6V；1Ω【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为时①当电阻箱读数为时，②联立上两式得代入①式得．12．如图，电源电动势ε=10V，内阻不计