高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案.doc.pdf

高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路中，r 是电源的内阻，R1和 R2是外电路中的电阻，如果用Pr，P1和 P2分别表示电阻 r，R1212，R上所消耗的功率，当R=R=r 时，求：(1)IrI1I2等于多少(2)Pr P1 P2等于多少【答案】(1)2：1：1；(2)4：1：1。【解析】【详解】(1)设干路电流为 I，流过 R1和 R2的电流分别为 I1和 I2。由题，R1和 R2并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故I1=I2=12I即Ir I1 I2=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=4：1：137L=1 m2 如图所示，质量的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为的、宽度(磁场仅存在于绝缘框架内 )。右侧回光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下m=1 kg路中，电源的电动势E=8 V，内阻 r=1。电动机 M 的额定功率为 8 W，额定电压为4 V，线圈内阻 R 为 0.2，此时电动机正常工作（已知 sin 37=0.6，cos 37=0.8，重力加速度 g取 10 m/s2）。试求:(1)通过电动机的电流IM以及电动机的输出的功率(2)通过电源的电流I总以及导体棒的电流(3)磁感应强度B 的大小。P出；I；【答案】(1)7.2W；(2)4A；2A；(3)3T。【解析】【详解】(1)电动机的正常工作时，有PUIM所以IMPU2A故电动机的输出功率为P出 P IM2 R 7.2WUEII总R2R1(2)对闭合电路有I总 r所以IE U4A；总r故流过导体棒的电流为IM2A(3)因导体棒受力平衡，则F安mg sin376N由F安BIL可得磁感应强度为BF安IL3T3 如图所示，E=l0V，r=1，R1=R3=5，R2=4，C=100 F，当断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态；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4【答案】(1)g，方向竖直向上(2)4 10C【解析】【详解】（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qEmg 且 qE 竖直向上S 闭合后，qEmg 的平衡关系被打破S 断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有RU2CE4V，rqUCdS 闭合后，UCmgR2R2rE 8V设带电粒子加速度为a，则qUC d解得 a g，方向竖直向上mgma，（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，所以Q C（UC UC）4 10 C4 如图所示，电源电动势E27 V，内阻 r 2，固定电阻 R2 4，R1为光敏电阻 C 为4平行板电容器，其电容 C 3pF，虚线到两极板距离相等，极板长 2L 0.2 m，间距d 1.0 10 m P为一圆盘，由形状相同透光率不同的二个扇形a、b 构成，它可绕 AA 轴R1时，R1的阻值分别为 12、3 有.带电转动当细光束通过扇形a、b 照射光敏电阻 量为 q 1.0 104C 微粒沿图中虚线以速度 10 m/s 连续射入 C 的电场中假设照在vg 10 m/s2.0R1上的光强发生变化时R1阻值立即有相应的改变重力加速度为(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R 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R 上时带电微粒能否从1C 的电场中射出1【答案】（1）Q 1.8【解析】【分析】1011 C（2）带电粒子能从 C 的电场中射出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，即可由其电量；细光束通过Q=CU 求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IER1R2 r2712 4 21.5A又电容器板间电压UC U2IR2，得 UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得Q1.8 1011CUEUIP出PUI（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mg qUCd解得 m 0.6 102 kg细光束通过 b 照射时，同理可得UC12V由牛顿第二定律，得qUCma解得 a10m/s2dmg微粒做类平抛运动，得y1at2，tl2v0解得 y 0.2 102 md，所以带电粒子能从C 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用5 如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的 U-I图象(b)。直流电机的线圈电阻R=0.25，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I=2A，求：（1）电源的电动势E 及内阻r；（2）直流电机输出功率P【答案】（1）3V；0.5（2）3W【解析】【详解】(1)由图b可知E3V，rv0.5；t(2)由电路的路端电压与负载的关系：Ir2V非纯电阻元件，根据能量守恒定律：I2 R所以I2R 3W出6 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表示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（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.1VR1的阻值；【答案】（1）V1表的示数随电流变化的图像是乙图线，R1 5；（2）E6V，r 5；（3）max【解析】83.3%，P外 max 1.8W。【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IE可知，R总电路中的电流增大，因R1为定值电阻，则其两端的电压UR1IR1满足成正比关系，图象1表的示数随电流变化的图像是乙图线。乙满足 U-I 成正比增函数，故由图象可知，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：VR1U1I130.65；（）综述可知可知：2V2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4E0.2(R1r)0E0.6(R1r)联立可得：E6V；r5；（3）根据电源的效率为：P外P总 100%=U100%E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，即最大效率，由图像甲可知最小电流为R2的阻值最大时，可求得电源的0.2A 时，R1的电压 1V，R2的电压 4V，有：U则最大效率为：maxU R1U R2(4 1)Vmax=UmaxE100%=56100%83.3%电源的输出功率为：外PI(R1R2)(R1R22E2r)(R1R2)(R1 R2E2r)24r(R1R2)故理论上当 R1R2r时，即 R2 0，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，P外max=E24r62W1.8W45。7 如图所示，电阻R1 2，小灯泡 L 上标有“3V 1.5 W，电”源内阻 r 1，滑动变阻器的最大阻值为 R0（大小未知），当触头好正常发光，求：P 滑动到最上端 a 时安培表的读数为 l A，小灯泡 L 恰(1)滑动变阻器的最大阻值(2)当触头 P 滑动到最下端R0；b 时，求电源的总功率及输出功率【答案】（1）6（2）12 W；8 W【解析】【分析】【详解】（1）当触头P滑动到最上端a时，流过小灯泡L的电流为：ILPLUL0.5A流过滑动变阻器的电者呐：I0 IA IL 0.5 A故：R0ULI06（2）电源电动势为：EULIA(R1r)6V当触头 P，滑动到最下端b时，滑动交阻器和小灯泡均被短路电路中总电流为：IER1r2A故电源的总功率为：P总EI12W输出功率为：P出EII2 r8W40W，8 如图所示，电阻R1=4，R2=6，电源内阻 r=0.6，如果电路消耗的总功率为电源输出功率为37.6W，则电源电动势和R3的阻值分别为多大？【答案】20V【解析】电源内阻消耗的功率为，得：由得：外电路总电阻为，由闭合电路欧姆定律得：。，输出功率。点睛：对于电源的功率要区分三种功率及其关系：电源的总功率，内电路消耗的功率，三者关系是9 如图所示,电源电动势 E=10V,内阻 r=1,定值电阻 R1=3。电键 S 断开时,定值电阻 R2的功率为 6W,电源的输出功率为 9W。电键 S 接通后,理想电流表的读数为 1.25A。求出：（1）断开电键 S 时电流表的读数；（2）定值电阻 R3的阻值。【答案】(1)1A(2)12【解析】【详解】（1）电键断开时，电阻R1消耗的功率为：P1P-P 3W出2根据PI2 R11解得I 1A（2）由闭合电路的欧姆定律R1R并EIR2 R3R并R2R3解得R31210 如图所示，已知路端电压 U18 V，电容器 C1 6 F、C2 3 F，电阻 R1 6、R2 3 当.开关 S 断开时，A、B 两点间的电压 UAB等于多少？当 S 闭合时，电容器 C1的电荷量改变了多少？5【答案】18 V；减少了3.6 10 C【解析】【详解】在电路中电容器 C1、C2相当于断路 .当 S 断开时，电路中无电流，因此 UAB U 18 V.B、C 等势，A、D 等势，当 S 闭合时，R1和 R2串联，C1两端的电压等于 R1两端电压，C2两端的电压为 R2两端电压，C1电荷量变化的计算首先从电压变化入手.当 S 断开时，UAC 18 V，电容器 C1带电荷量为当 S 闭合时，电路 R1211两端的电压，由串联电路、R 导通，电容器C 两端的电压即电阻R的电压分配关系得46Q C U 6 10 18 C 1.08 10C.11 ACUAC UQ C U1 AC6 18 V 12V63此时电容器 C1的带电荷量为 6 10 12 C 7.2 10C65电容器 C1带电荷量的变化量为5Q Q Q1 3.6 10C负号表示减少，即C 51的带电荷量减少了3.6 10C.11 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U(1)记录数据后，打开“坐标绘图”界面，设x 轴为“I”，y 轴为“U”，点击直接拟合，就可以画出 U I 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：干电池的电动势为_V，干电池的内电阻为_._，测得(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，若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在方格图中)【答案】(1)y 2x 1.5 1.5 2(2)0.27W【解析】(1)设直线方程为yax b，把坐标(0,1.5)和(0.75,0)代入方程解得：a 2，b 1.5，得出直线方程为：y 2x 1.5；由闭合电路的欧姆定律得：得：E 1.5V，r2.E IR Ir U Ir，对比图象可(2)作出 U E Ir 图线，可得小灯泡工作电流为 0.30A，工作电压为 0.90V，因此小灯泡的实际功率为：P UI 0.30 0.90W 0.27W.12 在如图所示的电路中，R13，R26，R3 1.5，C 20F，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？-54V,0.5（2）3.5W（3）C,06 10【答案】(1)3【解析】【分析】断开 S，R2并联再与R、R 串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S 闭合，R、R123串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；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 两端电压等于电阻解出电压后根据 Q=CU 列式求解 R2两端电压，求【详解】（1）S 断开，R2、R3串联根据闭合电路欧姆定律可得：IERr总功率为：PIEE27.5 r32W12S 闭合，R、R并联再与 R串联，总外电阻RER1R2R3 3.5R1 R2根据闭合电路欧姆定律可得：IE2ER r3.5r所以总功率为：PEI3.5r联立解得：E=4V，r=0.5（2）闭合 S，总外电阻 R=3.5干路电流为 I2E1ArR输出功率P出=EI-Ir=4 1-1 0.5=3.5W（3）S 断开时，C 两端电压等于电阻压：U2R2两端电I2 R2E7.5 rR2-647.5 0.5-56V 3V可得电量为：Q=CU2=20 10 3=6 10C【点睛】本题首先要理清电路结构，然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析