最新物理閉合電路的歐姆定律專題練習(xí)(及答案)

1、最新 物理閉合電路的歐姆定律專題練習(xí)(及答案)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1Q的直流電源，三個(gè)電阻 的阻值均為4Q,電容器的電容為 20 pF,電流表內(nèi)阻不計(jì)，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。【答案】(1)6.4 X10-5C； (2)3,2 10 5C【解析】【分析】【詳解】(1)當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電阻R、R2被短路，據(jù)歐姆定律得電流表的讀數(shù)為I E A 0.8Ar R31 4電容器所帶電荷量Q CU3 CIR3 20 10 6 0.8 4C 6.4 10 5C(2)斷開電鍵后

2、，電容器相當(dāng)于電源，外電路 R、R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)，由于各個(gè)電阻相等，則通過R2的電荷量為1 5Q -Q 3.2 10 5C22 .平行導(dǎo)軌P、Q相距l(xiāng) = 1 m,導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路.其中水平放置的平行板電 容器兩極板 M、N相距d=10 mm,定值電阻 R=R2=12烏B=2 0金屬棒ab的電阻r =2只其他電阻不計(jì).磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場豎直穿過導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動時(shí)，懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量m=1X1014kg,電荷量q=1 x 1014C的微粒恰好靜止不動.取g= 10 m/s2,在整個(gè)運(yùn)動過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好.且速度保持恒定.試求

3、：(1)勻強(qiáng)磁場的方向和 MN兩點(diǎn)間的電勢差(2)ab兩端的路端電壓；金屬棒ab運(yùn)動的速度.【答案】(1)豎直向下；0.1 V(2)0.4 V. (3) 1 m/s.【解析】【詳解】(1)負(fù)電荷受到重力和電場力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，因?yàn)橹亓ωQ直向下，所以電場力豎直ab棒等效于電源,向上，故M板帶正電.ab棒向右做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,mg = Eq感應(yīng)電流方向由b-a,其a端為電源的正極，由右手定則可判斷，磁場方向豎直向下.微粒受到重力和電場力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)平衡條件有 又 E= UMNd所以 Umn = 一 = 0.1 Vq(2)由歐姆定律得通過R3的電流為I= UzN =0.

4、05 AR3則ab棒兩端的電壓為Uab=UMN+IX0.5R = 0.4 V.(3)由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢E= BLv由閉合電路歐姆定律得E= Uab+ Ir = 0.5 V聯(lián)立解得v=1 m/s.3 .如圖所示的電路中，電源電動勢E= 12 V,內(nèi)阻r=0.5 0電動機(jī)的電阻 Ro= 1.0 R電阻Ri = 2.0 Q電動機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)Ui=4.0 V,求：流過電動機(jī)的電流；(2)電動機(jī)輸出的機(jī)械功率；電源的工作效率?！敬鸢浮?1) 2A; (2) 14W; (3)【解析】【分析】【詳解】(1)電動機(jī)正常工作時(shí)，總電流為91.7%5I= - = 2AR(2)電動機(jī)兩端的

5、電壓為U= E Ir Ui=(12 2 X 0.5 4.0) V= 7 V電動機(jī)消耗的電功率為電動機(jī)的熱功率為電動機(jī)輸出的機(jī)械功率(3)電源釋放的電功率為有用功率電源的工作效率P電=UI=7X2 W 14 WP 熱=I2Ro= 22 X 1 W 4 WP機(jī)=p電一p熱=1。Wp 釋=£|=12*2 W 24 W2P有=UI I2R 22W=91.7%4 .手電筒里的兩節(jié)干電池(串聯(lián))用久了，燈泡發(fā)出的光會變暗，這時(shí)我們會以為電池沒電了。但有人為了 “節(jié)約”，在手電筒里裝一節(jié)新電池和一節(jié)舊電池搭配使用。設(shè)一節(jié)新電池的電動勢 E二1.5V,內(nèi)阻r1 =0.3 & 一節(jié)舊電池的電動

6、勢 E2=1.2V,內(nèi)阻r2=4.3 Q手電筒使用的小燈泡的電阻 R=4.4Q求：(1)當(dāng)使用兩節(jié)新電池時(shí)，燈泡兩端的電壓；(2)當(dāng)使用新、舊電池混裝時(shí)，燈泡兩端的電壓及舊電池的內(nèi)阻r2上的電壓；(3)根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，分析將新、舊電池搭配使用是否妥當(dāng)?！敬鸢浮?1)2.64V; (2)1.29V; (3)不妥當(dāng)。因?yàn)榕f電池內(nèi)阻消耗的電壓Ur大于其電動勢 匕(或其消耗的電壓大于其提供的電壓)，燈泡的電壓變小【解析】【分析】【詳解】I = 2E10,6AR 2rlU IR 2.64V兩節(jié)新電池串聯(lián)時(shí)，電流燈泡兩端的電壓(2)一新、一舊電池串聯(lián)時(shí)，電流I . 日E20.3AI =R r1r2燈泡

7、兩端的電壓U I R 1.32V舊電池的內(nèi)阻r2上的電壓Ur I r2 1.29V(3)不妥當(dāng)。因?yàn)榕f電池內(nèi)阻消耗的電壓Ur大于其電動勢E2 (或其消耗的電壓大于其提供的電壓)，燈泡的電壓變小。5 .如圖所示電路中，r是電源的內(nèi)阻，R1和心是外電路中的電阻，如果用Pr, P1和P2分別表示電阻r, Ri, R2上所消耗的功率，當(dāng) Ri=R2= r時(shí)，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)設(shè)干路電流為I,流過R和R2的電流分別為|1和|2。由題，R1和R2并聯(lián)，電壓相等，電阻也相等，則電

8、流相等，故1|1=|2= I2即Ir ： I1 ： 12=2： 1: 1(2)根據(jù)公式P=I2R,三個(gè)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，電源的電動勢 E 110V,電阻R, 21 ,電動機(jī)繞組的電阻 R 0.5開關(guān)S始終閉合.當(dāng)開關(guān) &斷開時(shí)，電阻 R的電功率是525W；當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，電阻R的電功率是336W,求：(1)電源的內(nèi)電阻r；(2)開關(guān)&閉合時(shí)電動機(jī)的效率。S1【答案】(1) 1Q; (2) 86.9%?！窘馕觥俊驹斀狻?1) S2斷開時(shí)Ri消耗的功率為Pi 525 W,則p 4R1 r代入數(shù)據(jù)得r=ia(2

9、) S2閉合時(shí)Ri兩端的電壓為U,消耗的功率為F2336 W,貝UF2U2 n解得U=84V由閉合電路歐姆定律得E U Ir代入數(shù)據(jù)得I=26A設(shè)流過Ri的電流為Ii,流過電動機(jī)的電流為I2,則Ii又解得I2=22A則電動機(jī)的輸入功率為代入數(shù)據(jù)解得PM I848 W 電動機(jī)內(nèi)阻消耗的功率為代入數(shù)據(jù)解得PR 242 W則電動機(jī)的輸出功率Ii I2 IFMUI 2Pri；RPPMPR i606W所以開關(guān)&閉合時(shí)電動機(jī)的效率i00%86.9%7 .如圖所示，電源電動勢 E=30 V,內(nèi)阻r=i Q電阻Ri=4 Q R2=i0 Q兩正對的平行金屬 板長L=0.2 m,兩板間的距離 d=0.i

10、m.閉合開關(guān)S后，一質(zhì)量 m=5XiC8kg,電荷量 q=+4X 16C的粒子以平行于兩板且大小為'"=5 x 2m/s的初速度從兩板的正中間射入，求粒子在兩平行金屬板間運(yùn)動的過程中沿垂直于板方向發(fā)生的位移大?。?不考慮粒子的重力)pI二一口 ,ffl30【解析】根據(jù)閉合電路歐姆定律，有:U-_X 10 = 2Dl + %+ 取 1 + 4 + ID電場強(qiáng)度:U 20K1片,二2?！绷Ｗ幼鲱愃破綊佭\(yùn)動，根據(jù)分運(yùn)動公式，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聯(lián)立解得：2陰說25X10-“5X10少點(diǎn)睛：本題是簡單的力電綜合問題，關(guān)鍵是明確電路結(jié)構(gòu)和粒子的運(yùn)動規(guī)律，然后根據(jù)閉 合電路歐姆定律和類似平拋運(yùn)動的分運(yùn)動公式列式求解.8 .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._S_A 一1 01圖i聞 f(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?jiān)趫D2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(shí)電源的輸出功率；b.請推導(dǎo)該電源對外電路能

12、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) UT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：4r(3)見解析【解析】(1) UH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:_2 _ E 2 _P I2R ()2RR rE22 r 2rR當(dāng)外電路電阻R=r時(shí),電源輸出的電功率最大,Pnax =4r(3)電動勢定義式：E根據(jù)能量守恒定律，在圖 路產(chǎn)生的電熱，即叫日靜電

13、力qi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22 _W I rt I Rt Irq IRqE Ir IR U 內(nèi) U 外本題答案是：(1) UH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E2當(dāng)外電路電阻R=r時(shí)，電源輸出的電功率最大，為Pmax = 4r(3) E U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)R=r時(shí)，輸出功率最大.9.如圖所示，電源電動勢 E=8V,內(nèi)阻r=10Q, Ri=20 QR2=30 電容器兩極板間距 d=0.1m。 當(dāng)電鍵閉合時(shí)，一質(zhì)量 m=2X1C3kg的帶電液滴恰好靜止在兩極板

14、中間。取重力加速度 g=10m/s2,求：(1)帶電液滴所帶電荷量的大小q以及電性；(2)斷開電鍵，電容器充放電時(shí)間忽略不計(jì)，液滴運(yùn)動到某一極板處需要經(jīng)過多長時(shí)間？【答案】(1) 5X104C,帶正電；(2) 0.1s。【解析】【詳解】(1)電鍵閉合時(shí)，兩板間電壓 5：U1液滴保持靜止：R2R R2-E 4V rq2mg解得：q=5X104C,帶正電(2)電鍵斷開時(shí)，兩板間電壓：液滴向上做勻加速運(yùn)動，加速度a：U2=E=8VU2 q7mg maat2 2解得：t=0.1s10.如圖所示，電源的電動勢 E=110V,電阻R1=21 0,電動機(jī)繞組的電阻 Ro=0.5 0電鍵S1 始終閉合.當(dāng)電鍵

15、 &斷開時(shí)，電阻 R1的電功率是525W;當(dāng)電鍵S2閉合時(shí)，電阻 R1的電 功率是336W,求：(1)電源的內(nèi)電阻；(2)當(dāng)電鍵S2閉合時(shí)流過電源的電流和電動機(jī)的輸出功率.【答案】(1) 1 Q (2) 1606W【解析】 【分析】 【詳解】設(shè)&斷開時(shí)R消耗的功率為Pi,2-ER1R1r代入數(shù)據(jù)可以解得，設(shè)S2閉合時(shí)R兩端的電壓為U,r 1消耗的功率為P2,則P2u2U=84V解得，由閉合電路歐姆定律得，E U 卜代入數(shù)據(jù)，得I 26A流過Ri的電流為Ii,流過電動機(jī)的電流為11而電流關(guān)系：I所以I由UI2代入數(shù)據(jù)得，I2,U4 A R11 I 2 I222AP出 I；Ro16

16、06W11 .如圖所示，電源電動勢 E=8V,內(nèi)阻為r=0. 5Q, “3V3W的燈泡L與電動機(jī)M串聯(lián) 接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動機(jī)剛好正常工作，電動機(jī)的線圈電阻R=1. 5Q.求:(1)通過電動機(jī)的電流；(2)電源的輸出功率；(3)電動機(jī)的輸出功率.【答案】(1) 1A； (2) 7. 5W; (3) 3W【解析】 P 一試題分析：(1)燈泡L正常發(fā)光，通過燈泡的電流，Il=1AUl電動機(jī)與燈泡串聯(lián)，通過電動機(jī)的電流Im=Il=1 (A);(2)路端電壓：U=E-Ir=7. 5 (V),電源的輸出功率： P=UI=7. 5 (W);(3)電動機(jī)兩端的電壓 Um=U-Ul=4. 5 (

17、V);電動機(jī)的輸出功率 P輸出=Um Im-Im2R=3W考點(diǎn)：電功率；閉合電路歐姆定律【名師點(diǎn)睛】此題考查了電功率及閉合電路歐姆定律的應(yīng)用；注意電動機(jī)是非純電阻電 路，輸出功率等于輸入功率與熱功率之差；要注意功率公式的適用條件.12 .用電流傳感器和電壓傳感器等可測干電池的電動勢和內(nèi)電阻.改變電路的外電阻，通過電壓傳感器和電流傳感器測量不同工作狀態(tài)的端電壓和電流，輸入計(jì)算機(jī)，自動生成I圖線，由圖線得出電動勢和內(nèi)電阻.(1)記錄數(shù)據(jù)后，打開 坐標(biāo)繪圖”界面，設(shè)x軸為y軸為U"，點(diǎn)擊直接擬合，就可以畫出UI圖象，得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖甲所示.根據(jù)圖線顯示，擬合直線方程為:V,干電池的內(nèi)電阻為Q.干電池的電動勢為0朝平(2)現(xiàn)有一小燈泡，其 泡的實(shí)際功率是多少?U-I特性曲線如圖乙所示，若將此小燈泡接在