高中物理部分电路欧姆定律专项训练及答案及解析.doc.pdf

高中物理部分电路欧姆定律专项训练及答案及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1 如图中所示 B 为电源，电动势E=27V，内阻不计。固定电阻R1=500，R2为光敏电阻。C 为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长2l=8.0 10m，两极板的间距 d=1.0 101-2-m。S 为屏，与极板垂直，到极板的距离l2=0.16m。P 为一圆盘，由形状相同、透光率不同a、b、c 照射光敏电阻-31的三个扇形 a、b 和 c 构成，它可绕 AA/轴转动。当细光束通过扇形6R2时，R2的阻值分别为 1000、2000、4500。有一细电子束沿图中虚线以速度-19v0=8.0 10m/s 连续不断地射入 C。已知电子电量e=1.6 10C，电子质量m=9 10 kg。忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。假设照在化时 R2阻值立即有相应的改变。（1）设圆盘不转动，细光束通过保留二位有效数字）。（2）设圆盘不转动，细光束通过R2上的光强发生变b 照射到 R2上，求平行板电容器两端电压U1（计算结果b 照射到 R2上，求电子到达屏S 上时，它离 O 点的距离y。（计算结果保留二位有效数字）。（3）转盘按图中箭头方向匀速转动，每3 秒转一圈。取光束照在a、b 分界处时 t=0，试在图 中给出的坐标纸上，画出电子到达屏S 上时，它离 O 点的距离 y 随时间 t 的变化图线（06s 间）。要求在 y 轴上标出图线最高点与最低点的值。（不要求写出计算过程，只按画出的图线就给分）【答案】(1)5.4V(3)2(2)2.4 10 m【解析】【分析】由题意可知综合考查闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律和类平抛运动，根据欧姆定律、类平抛运动及运动学公式计算可得。【详解】解：(1)设电容器 C 两极板间的电压为U1=(2)设电场强度大小为 EU1，E=R127 500V=5.4VR1R2500+2000E=，U1da，穿过 C 的时间为 t，偏转的距离为 yo电子在极板间穿行时加速度大小为根据牛顿第二定律得：a=eE=eUm电子做类平抛运动，则有：mdl1=v0t，yo=at2，12联立得：）l12eE（R12R1 R2y=2mv0o，d当光束穿过b 时，R2=2000，代入数据解得:yo=4.8 10-3 m由此可见，y 12d，1电子通过电容器C，做匀速直线运动，打在荧光屏上得O 上方 y 处根据三角形相似关系可l1y o2y代入数值可得 :l12l2y=2.4(3)当光束穿过 a 时，R2=1000，代入数据解得102 my=810-3 mC。当光束穿过 C 时，R2=4500同理可求得:y=1.210-2 m由此可见，yd，电子不能通过电容器【点睛】根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小，从而得出 R1两端的电势差，即电容器两极板间的电势差。根据电容器两端间的电势差求出电场强度的大小，根据类平抛运动的规律求出离开偏转电场的竖直距离，离开电场后做匀速直线运动，结合竖直方向上的分速度，根据等时性求出匀速直线运动的竖直距离，从而得出电子到达光屏离O 点的距离。2 材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻磁感应强度特性曲线，其中RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值 RB.请按要求完成下列实验(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为对电路其他部分的影响)要求误差较小提供的器材如下：0.6 1.0 T，不考虑磁场A 磁敏电阻，无磁场时阻值R0150 B滑动变阻器R，总电阻约为20 C电流表 A，量程 2.5 mA，内阻约30 D电压表 V，量程 3 V，内阻约3 k E直流电源 E，电动势3 V，内阻不计F开关 S，导线若干(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：10.000.0020.450.3030.910.6041.501.0051.791.2062.711.80U(V)I(mA)根据上表可求出磁敏电阻的测量值结合题图可知待测磁场的磁感应强度RB _.B _T.(3)试结合题图简要回答，磁感应强度 B 在 00.2 T 和 0.4 1.0 T 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？_.(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻 磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)，由图线可以得到什么结论？_.【答案】（1）见解析图（2）1500；0.90（3）在 0 0.2T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或不均匀变化）；在3 4 1.0T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）（4）磁场反向，磁敏电阻的阻值不变【解析】（1）当 B 0.6T 时，磁敏电阻阻值约为 6150 900，当 B1.0T 时，磁敏电阻阻值约为 11150 1650 由于滑动变阻器全电阻 20 比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻器选择分压式接法；由于RxRV，所以电流表应内接电路图如图所示RARx（2）方法一：根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为：R1R3R40.450.301031.501.001031.791.201031500，R21500，0.911516.7，0.601031491.7，R52.711505，1.80103R1 R2 R3 R4R51503（1500 1503 都算正确）故电阻的测量值为R5由于RR0150015010，从图 1 中可以读出 B0.9T方法二：作出表中的数据作出UI 图象，图象的斜率即为电阻（略）（3）在 0 0.2T 范围，图线为曲线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或非均匀变化）；在 0.4 1.0T 范围内，图线为直线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）；（4）从图 3 中可以看出，当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时，磁敏电阻的阻值相等，故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关本题以最新的科技成果为背景，考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力从新材料、新情景中舍弃无关因素，会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题，及如何根据测得的 U、I 值求电阻第（3）、（4）问则考查考生思维的灵敏度和创新能力总之本题是一道以能力立意为主，充分体现新课程标准的三维目标，考查学生的创新能力、获取新知识的能力、建模能力的一道好题 的直流电源,3 个电阻的阻4 如图所示电路,A、B 两点间接上一电动势为 4V、内电阻为值均1为 4,电容器的电容为 20F,开始开关闭合，电流表内阻不计,求:（1）电流表的读数 ;（2）电容器所带电荷量 ;（3）开关断开后 ,通过 R2的电荷量.-5-5【答案】（1）0.8A（2）6.4 10C；（3）3.2 10C【解析】R1、R2被短路根据欧姆定律得，电流表的读数试题分析：（1）当电键 S 闭合时，电阻IER3 r4A0.8 A4 1（2）电容器所带的电量Q=CU33-6-5=CIR=20 10 0.8 4C=6.4 C；10（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R1 23串联由于各、R相当并联后与R-5个电阻都相等，则通过R2的电量为 Q=1/2Q=3.2 10C考点：闭合电路的欧姆定律；电容器【名师点睛】此题是对闭合电路的欧姆定律以及电容器的带电量的计算问题；解题的关键是搞清电路的结构，知道电流表把两个电阻短路；电源断开时要能搞清楚电容器放电电流的流动路线，此题是中等题，考查物理规律的灵活运用.5 如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够发光某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为L 的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心r 的三根导电辐条O的金属轴 O1O2以角速度 匀速转动，圆环上接有电阻均为OP、OQ、OR，辐条互成 120 角在圆环内，圆心角为 120 的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为 B 的匀强磁场，在转轴 O1O2与圆环的边缘之间通过电刷LED 灯(可看成二极管，发光时电阻为计时r)圆环及其它电阻不计，从辐条M、N 与一个OP 进入磁场开始（1）顺磁感线方向看，圆盘绕 O1O2轴沿什么方向旋转，才能使 LED 灯发光？在不改变玩具结构的情况下，如何使 LED 灯发光时更亮？（2）在辐条 OP 转过 60 的过程中，求通过LED灯的电流；（3）求圆环每旋转一周，LED 灯消耗的电能【答案】（1）逆时针；增大角速度（2）BL8r24 B L2（3）32r【解析】试题分析：（1）圆环转动过程，始终有一条导电辐条在切割磁感线，产生感应电动势，并通过 M.N 和二极管构成闭合回路由于二极管的单向导电性，只有转轴为正极，即产生指向圆心的感应电流时二极管才发光，根据右手定则判断，圆盘逆时针旋转要使得 LED 灯发光时更亮，就要使感应电动势变大，即增大转速增大角速度（2）导电辐条切割磁感线产生感应电动势E1BL22r3此时 O 点相当于电源正极，P 点为电源负极，电源内阻为r电源外部为二个导体辐条和二极管并联，即外阻为IE3E通过闭合回路的电流rr324r12 BL带入即得3 3BL28rBL28r2I4r流过二极管电流为I3（3）转动过程始终有一个导电辐条在切割磁感线，所以经过二极管的电流不变转过一周所用时间T2所以二极管消耗的电能Q I rT ()2rTI3B2 L432r考点：电磁感应串并联电路6如图所示，U=10V，电阻 R1=4，R2=6，电容 C=30 F。（1）闭合开关 S，电路稳定后，求通过 R1的电流强度；（2）然后断开 S，求这以后流过 R1的电量是多少？【答案】（1）1A；（2）【解析】试题分析：（1）S 闭合，电路稳定后（即电容器充电完毕）即为R1与 R2的串联电路，所以通过R1的流为，此时电容C 与 R2并联，两极间电压U1=IR2=1 6=6V，且上板带电荷。（2）断开 S 后，由于 U=10V，所以继续给电容器充电至极板电压正电，流过R1的电量等于继续给电容器的充电电量，所以U2=U=10V，仍是上板带考点：含有电容器的电路问题【名师点睛】解决本题的关键理清电路，判断电容器与谁并联，通过Q=CU 进行求解（1）闭合开关 S，待电路稳定后，两电阻串联，根据欧姆定律求出电路中的电流大小；（2）电键闭合时，C1与电阻 R2并联，根据 Q=CU 求出电容器 C1的电量，此时电容器C2两端的电压为0电键 S 断开，两电容都与电源并联，根据Q=CU 求出两电容器的电量，从而求出断开S 后流过电阻 R1的电量7 有一个表头，其满偏电流（1）如何将该表头改装成量程Ig=1mA，内阻 Rg=500 求：U=3V 的电压表？（2）如何将该表头改装成量程I=0.6A 的电流表？【答案】（1）与表头串联一个 2500 的分压电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。（2）与表头并联一个 0.83 的分流电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。【解析】【详解】（1）电压表满偏时，由欧姆定律公式可知：U=Ig（R+Rg）解得：R=2500 即与表头串联一个2500 的分压电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。（2）电流表满偏时，由欧姆定律公式可知：IgRg=（I Ig）r解得：R 0.83 即与表头并联一个0.83 的分流电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。8 某同学通过实验测定一个阻值约为5 电阻 Rx的阻值.（1）现有电源(3V,内阻可不计)、滑动变阻器(010,标定电流 1A)、开关和导线若干,以及下列电表:A 电流表(0-3A,内阻约 0.025)B 电流表(0-0.6A,内阻约 0.125)C 电压表(0-3V,内阻约 3k)D 电压表(0-15V,内阻约 15k)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 _,电压表应选用_(填器材前的字母);实验电路应采用下图中的_(填“甲”或“乙”).（2）接通开关 ,改变滑动变阻器的滑片位置,某次电表示数如图所示,对应的电流表示数I=_A,电压表示数U=_V.计算可得该电阻的测量值Rx=_.【答案】BC甲 0.502.60 5.2【解析】【详解】（1）12 电源电动势约为3V，所以电压表选择 C，根据欧姆定律：U03I0A0.6AR05可知电流表选择B 即可；3计算电表内阻和待测电阻的关系：3k550.125 可知电压表的内阻远大于待测电阻，分流较小，电流表应采用外界法，即甲图；（2）4 电流表分度值为0.02A，所以电流表读数为：0.50A；5电压表分度值为0.1V，所以电压表读数为：2.60V；6根据欧姆定律：RxU2.60 5.2。I0.509 在如图所示的电路中，三个电阻的阻值分别是R1 2，R24，电动势 E 4.2V，内阻r0.2，求：(1)接通电键 K，断开电键D时，R1和 R2两端电压之比 U1：U2；(2)两个电键都接通时，R1和R2两端电压之比U1：U2；(3)两个电键都接通时，通过R1的电流 I.【答案】（1）1：2（2）1：1（3）1A【解析】34，电池 R【详解】接通开关 K，断开开关(1)D时，R和 R21串联，电流相等，根据 UIR知R和 R2两端电1压之比：U1U2=R1R22=142两个电键都接通时，(2)R2和 R3并联，并联电阻：RR2 R3R2R32再与 R1串联，则电阻R2和 R3的电流相等，则通过R1和R2的电流之比为2：1，根据UIR可知R1和R2两端电压之比：U1U2R1R1:1(3)两个电键都接通时，根据闭合电路欧姆定律得：通过R1的电流强度为：A 1AI1ER1R=r4.2=2 20.210 如图所示，电源内阻r 0.4，R1R2R3R44，当电键 K 闭合时，电流表与电压表读数分别为 2A，2V，试求：(1)电源电动势E；(2)电键 K 断开时，电压表读数为多少？【答案】（1）7V（2）3.96V【解析】【详解】(1)等效电路图因为 U22V，所以有：I1I2 0.5AI31.5AI电源的外电压：2.5AUI3 R36VEUUIR2电源电动势为：Ir62.5 0.4V7V(2)电键 K 断开时，则有：R外203根据闭合电路欧姆定律有：IERr则电压表的示数：3.96V11 如图所示电路，R1 2，R23，R3 4.(1)如果已知流过电阻R1的电流 I1 3 A，则干路电流多大？(2)如果已知干路电流I 3 A，则流过每个电阻的电流多大？【答案】(1)6.5A；(2)I1 1.38A，I2 0.92A，I3 0.69A【解析】【详解】(1)由欧姆定律得R1两端的电压为：U1 I1R1 3 2 V 6 V.R1、R2、R3并联，三者两端电压应相等，U1 U2 U3.R2中的电流为：I 2U26A2AR23R3中的电流为：I3U36A1.5AR34干路中的电流为：I I1 I2 I36.5 A(2)设并联后的总电阻为R，则：1111RR1R2R3所以 R1213.并联电路两端的电压为：U IR 312 V1336 V.13U电流分别为：I1R1 1.38 AU1336A0.92AI2U1336A0.69AI312 一个 T 形电路如图所示，电路中的电阻源，电动势为100 V，内阻忽略不计R110，R2 120，R3 40 另.有一测试电（1）当 cd 端短路时，ab 之间的等效电阻是多少？（2）当 ab 两端接通测试电源时，cd 两端的电压为多少 V？【答案】（1）40（2）80V【解析】【详解】（1）当 cd 端短路时，ab 间电路的结构是：电阻RR2、R3并联后与 R1串联，等效电阻为：1040R2 R3R2R3R112040120404040 10（2）当 ab 两端接通测试电源时，cd 两端的电压等于电阻R3两端的电压UR3ER1R3100V80V