高考物理閉合電路的歐姆定律技巧小結(jié)及練習(xí)題

1、高考物理閉合電路的歐姆定律技巧小結(jié)及練習(xí)題一、高考物理精講專題閉合電路的歐姆定律1 如圖所示電路，a、b 兩點(diǎn)間接上一電動勢為4v、內(nèi)電阻為1 的直流電源，三個電阻的阻值均為4，電容器的電容為20 f，電流表內(nèi)阻不計，求：(1)閉合開關(guān) s 后，電容器所帶電荷量；(2)斷開開關(guān) s 后，通過r2 的電荷量?！敬鸢浮?(1)6.4 10-5c； (2) 3.210 5 c【解析】【分析】【詳解】(1) 當(dāng)電鍵 s 閉合時，電阻r1 、 r2 被短路，據(jù)歐姆定律得電流表的讀數(shù)為ie14a0.8arr34電容器所帶電荷量q cu 3 cir 3201060.84c 6.4 10 5 c(2)斷開電鍵

2、后，電容器相當(dāng)于電源，外電路r1 、 r2 并聯(lián)后與 r3 串聯(lián)，由于各個電阻相等，則通過 r2 的電荷量為q1 q3.210 5 c22 小勇同學(xué)設(shè)計了一種測定風(fēng)力大小的裝置，其原理如圖所示。e 是內(nèi)阻不計、電動勢為6v 的電源。 r0 是一個阻值為40的定值電阻。 v 是由理想電壓表改裝成的指針式測風(fēng)力顯示器。 r 是與迎風(fēng)板a 相連的一個壓敏電阻，其阻值可隨風(fēng)的壓力大小變化而改變，其關(guān)系如下表所示。迎風(fēng)板a 的重力忽略不計。試求： 力 f/ n050100150200250300 阻 r /30282624222018（ 1）利用表中的數(shù)據(jù) 出 阻r 隨 力 f 化的函數(shù)式；（ 2）若

3、表的最大量程 5v， 裝置能 得的最大 力 多少牛 ；（ 3）當(dāng) 力 f 為 500n ， 表示數(shù)是多少；（4）如果 源 e 的 降低，要使相同 力 表 得的示數(shù)不 ，需要 r0 ， 后的 r0 的阻 大小如何 化？（只寫 ）【答案】（ 1） r30 0.04 f () ；（ 2） fm550n ；（ 3） u4.8v ；（ 4）阻 大【解析】【分析】【 解】fc ，故 r 與 f 成 性 化關(guān)系 它 的關(guān)系式 ：（1）通 表中數(shù)據(jù)可得：rrkfb代入數(shù)據(jù)得：r 30 0.04f () （2）由 意， r0 上的 u r05v ，通 r0 的 流 iu r0r0u reu r0rii解 式，得

4、，當(dāng) 表兩端 u r 為 5v ， 得的 力最大fm550n （3）由 式得 r10r0 e4.8v ur0r（4）阻 大3 如 所示 路中，r19， r230，開關(guān) s 合 表示數(shù) 示數(shù) 0.2a，開關(guān) s 斷開 流表示數(shù) 0.3a，求：11.4v， 流表(1) 阻r3 的 (2) 源 和內(nèi) 阻【答案】（ 1） 15 （2） 12v 1 【解析】【詳解】(1)由圖可知，當(dāng)開關(guān)s 閉合時，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)歐姆定律則有：u(i1ir 2 ) r1 r3ir2解得：r315(2) 由圖可知，當(dāng)開關(guān) s 閉合時，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律則有：eu(i1ir2)r11.40.6rr3s 斷開

5、時，根據(jù)閉合電路的歐姆定律則有：ei 2 (r1r2r )0.3(39r )聯(lián)立解得：e12vr14 如圖所示電路中，r14， r26， c30f ，電池的內(nèi)阻r2，電動勢e 12v （ 1）閉合開關(guān) s，求穩(wěn)定后通過 r1的電流（ 2）求將開關(guān)斷開后流過 r1的總電荷量4【答案】（ 1） 1a；（ 2） 1.810c【詳解】（1）閉合開關(guān)s 電路穩(wěn)定后，電容視為斷路，則由圖可知，r1與 r2 串聯(lián)，由閉合電路的歐姆定律有：e12ir41ar1 r26 2所以穩(wěn)定后通過1ar1 的電流為 （2）閉合開關(guān) s 后，電容器兩端的電壓與r2 的相等，有u c16v6v將開關(guān) s 斷開后，電容器兩端的

6、電壓與電源的電動勢相等，有u ce 12v流過 r1的總電荷量為q cu ccu c 30 10 612 6 c 1.8 10 4 c5 如圖所示電路中，r 是電源的內(nèi)阻， r1 和 r2 是外電路中的電阻，如果用pr ， p1 和 p2 分別表示電阻 r ，r1， r2上所消耗的功率，當(dāng) r1=r2= r 時，求：(1)iri1i2 等于多少r12(2)p p p 等于多少【答案】 (1)2： 1： 1；(2)4： 1：1。【解析】【詳解】(1)設(shè)干路電流為 i，流過 r1 和 r2 的電流分別為 i1 和 i2。由題， r1 和 r2 并聯(lián)，電壓相等，電阻也相等，則電流相等，故1i1=i2

7、=i2即ir i1 i2=2： 1：1(2)根據(jù)公式 p=i2r，三個電阻相等，功率之比等于電流平方之比，即pr： p1： p2=4： 1： 16 如圖所示，金屬導(dǎo)軌平面動摩擦因數(shù)0.2，與水平方向成 37角，其一端接有電動勢 e 4.5v，內(nèi)阻 r 0.5 的直流電源?，F(xiàn)把一質(zhì)量m 0.1kg 的導(dǎo)體棒 ab 放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間距離l2m，電阻r2.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計。在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度b 0.5t，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。己知sin37 0.6， cos370.8， g 10m/s 2（不考慮電磁感應(yīng)影響），求：(1)通過導(dǎo)體棒中電流大小和導(dǎo)體棒所受安

8、培力大小；(2)導(dǎo)體棒加速度大小和方向?！敬鸢浮?(1) 1.5a， 1.5n；(2)2.6m/s 2，方向沿導(dǎo)軌平面向上【解析】【詳解】(1)由閉合電路歐姆定律可得ei1.5arr根據(jù)安培力公式可得導(dǎo)體棒所受安培力大小為fbil1.5n(2)對導(dǎo)體棒受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有bil cos mgsin fmaffncosbilsinmg聯(lián)立可得a2.6m/s 2方向沿導(dǎo)軌平面向上7 如圖所示電路中，電源電動勢e16v，內(nèi)電阻 r1.0 ，電阻 r1 9.0 ， r2 15。開關(guān)閉合后，理想電流表a 的示數(shù)為 0.4a。求：(1)電源的路端電壓；(2)電阻 r3 的阻值和它消耗的電功率?！敬?/p>

9、案】 (1)15v， (2)10 ，3.6w ?！窘馕觥俊驹斀狻?1)對 r2 根據(jù)歐姆定律：u2i 2 r2整個回路的總電流：i e u 2 r1 r路端電壓為：ueir代入數(shù)據(jù)得： u15v ；(2)對 r3 ：r3u 2i 3總電流：ii 2i 3代入數(shù)據(jù)得：r310r3 消耗的電功率：pi2r333代入數(shù)據(jù)得：p33.6w 。8 如圖所示的電路中，當(dāng)s 閉合時，電壓表和電流表 (均為理想電表 )的示數(shù)各為1.6v 和0.4a當(dāng) s 斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1v 和 0.1a，求電源的電動勢和內(nèi)電阻【答案】 e 2 v，r 1 【解析】試題分析：當(dāng)s 閉合時， r1、 r2 并聯(lián)接入

10、電路，由閉合電路歐姆定律得：u1 e i1r 即 e1 6 04r ， 當(dāng) s 斷開時，只有r1 接入電路，由閉合電路歐姆定律得：u2 e i2r，即 e（ 1 6 0 1）（ 0 40 1） r， 由 得： e 2 v，r 1 考點(diǎn)：閉合電路歐姆定律【名師點(diǎn)睛】求解電源的電動勢和內(nèi)阻，常常根據(jù)兩種情況由閉合電路歐姆定律列方程組求解，所以要牢記閉合電路歐姆定律的不同表達(dá)形式9 如圖所示，為某直流電機(jī)工作電路圖(a)及電源的 u-i 圖象 (b) 。直流電機(jī)的線圈電阻r=0.25 ，閉合開關(guān)后，直流電機(jī)正常工作，電流表的示數(shù)i=2a，求：（1）電源的電動勢e 及內(nèi)阻 r；（2）直流電機(jī)輸出功率p

11、【答案】（ 1） 3v； 0.5 （ 2） 3w【解析】【詳解】( 1) 由圖 b 可知e3v ，rv；0.5t( 2) 由電路的路端電壓與負(fù)載的關(guān)系：ueir2v非純電阻元件，根據(jù)能量守恒定律：uip出i 2 r所以puii 2r3w出10 如圖1 所示，用電動勢為e、內(nèi)阻為r 的電源，向滑動變阻器r 供電改變變阻器r的阻值，路端電壓u 與電流i 均隨之變化（1）以 u 為縱坐標(biāo)， i 為橫坐標(biāo)，在圖2 中畫出變阻器阻值r 變化過程中u-i 圖像的示意圖，并說明u-i 圖像與兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義（ 2） a請在圖 2 畫好的 u-i 關(guān)系圖線上任取一點(diǎn)，畫出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時電

12、源的輸出功率；b請推導(dǎo)該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件（3）請寫出電源電動勢定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢降落之和【答案】 （1） ui 圖象如圖所示：圖象與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動勢，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流（2） a 如圖所示 ：e2b.4r（ 3）見解析【解析】（ 1） ui 圖像如圖所示，其中圖像與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動勢，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流（2） a如圖所示b電源輸出的電功率：p i 2 r (e)2 re 2r 2rr2rrr當(dāng)外電路電阻 r=r 時，電源輸出的電功率最大，為pmax = e24r（3）電動勢定義式：

13、ew非靜電力q根據(jù)能量守恒定律，在圖1 所示電路中，非靜電力做功w 產(chǎn)生的電能等于在外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的電熱，即w i 2 rt i 2 rtirqirqe ir ir u內(nèi)u 外本題答案是：（1） ui 圖像如圖所示，其中圖像與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動勢，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流（2） a如圖所示當(dāng)外電路電阻r=r 時，電源輸出的電功率最大，為pmax =e24r（3） eu 內(nèi)u 外點(diǎn)睛：運(yùn)用數(shù)學(xué)知識結(jié)合電路求出回路中最大輸出功率的表達(dá)式，并求出當(dāng)功率最大r=r 時，輸出11 在研究微型電動機(jī)的性能時，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器r 使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的

14、示數(shù)分別為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5 a 和 1.0 v；重新調(diào)節(jié)r 使電動機(jī)恢復(fù)2.0 a 和 15.0 v。求這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的輸出功率和電動機(jī)的線圈電阻?！敬鸢浮?22.0 w2 【解析】【詳解】當(dāng)電流表和電壓表的示數(shù)為阻消耗電能，其阻值0.5 a 和1.0 v時，電動機(jī)停止工作，電動機(jī)中只有電動機(jī)的內(nèi)ru 11.02i10.5當(dāng)電動機(jī)正常工作時，電流表、電壓表示數(shù)分別為2.0 a 和 15.0 v，則電動機(jī)的總功率p總 u 2 i 215.02.0 w 30.0 w線圈電阻的熱功率2pir2.02 w8.0 w熱所以電動機(jī)的輸出功率p輸出 p總 p熱30.0 w 8.0 w 22.0 w12 如圖所示，電源電動勢有e=12vr =0.5 “10v 20w”的燈泡l與直流電動機(jī)m，內(nèi)阻，、并聯(lián)在電源兩極間，燈泡恰能正常發(fā)光，已知電動機(jī)線圈的電阻為rm =1，求：（ 1）流過內(nèi)阻的電流為多少？（ 2）電動機(jī)的輸出功率為多少？（ 3）電源的效率為多少？【答案】（ 1） 4a （ 2） 16w （ 3）83%【解析】【詳解】(1)設(shè)流過燈泡的電流為il，則i lp20 a 2au10內(nèi)阻 r 的電壓u