闭合电路的欧姆定律练习题含答案及解析.docx

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1、闭合电路的欧姆定律练习题含答案及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律RR1. 如下图， 12R2R，电键S 闭合时，间距为 d 的平行板电容器C 的正中间有324一质量为 m，带电量为 q 的小球恰好处于静止状态；现将电键S 断开，小球将向电容器某一个极板运动。假设不计电源内阻，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) E =【解析】【详解】2mgd q(2) v=gd031342(1) 电键 S 闭合时，R 、R 并联与 R 串联，(R 中没有电流通过)1U U E对带电小球有：Cmg =42qUC = qE得： E =2mgd qd2

2、d14(2) 电键 S 断开后，R 、R 串联，则U = E= 2mgdC33q小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得解得： v=gd03mg d2- q U 2C=12 mv22. 在如下图的电路中，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，其余局部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 的关系表达式；（2） 假设电源的电动势 E 为 3V，电源的内阻 r 为 1，闭合开关 S，当把电阻箱 R 的阻值调整为 14 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) I =【解析】【详解】ER

3、 + r (2)0.2A 2.8V（1） 由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:I =E R + r（2） 将 E=3V，r=1，R=14，代入上式得： 电流表的示数电源两端的电压3AI= 14 +1=0.2AU=IR=2.8V3. 如下图，金属导轨平面动摩擦因数0.2，与水平方向成 37角，其一端接有电动势 E4.5V，内阻 r0.5 的直流电源。现把一质量 m0.1kg 的导体棒 ab 放在导轨上， 导体棒与导轨接触的两点间距离 L2m，电阻 R2.5，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度 B0.5T，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin370.6，cos370.8，g10m/

4、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I =E R + r= 1.5A依据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为F = BIL = 1.5N(2) 对导体棒受力分析，依据牛顿其次定律有BILcos - mgsin - f = ma联立可得方向沿导轨平面对上f = mFN= m(mgcos + BILsin)a = 2.6m/s 24. 如下图，电源的电动势E = 110V ，电阻 R1= 21W ，电动

5、机绕组的电阻R = 0.5W ，1开关 S 始终闭合当开关S2断开时，电阻 R 的电功率是 525W；当开关S12闭合时，电阻1R 的电功率是 336W，求：（1） 电源的内电阻 r；（2） 开关 S 闭合时电动机的效率。2【答案】11；286.9%。【解析】【详解】（1） S2 断开时 R1消耗的功率为 P1= 525 W，则E21P = R代入数据得 r=11 R + r 1（2） S2闭合时 R1两端的电压为 ，消耗的功率为PU2= 336 W，则解得 U=84V由闭合电路欧姆定律得P = U 22R1代入数据得 I=26AE = U + Ir设流过 R1 的电流为 I1，流过电动机的电

6、流为 I2，则I= U = 4 A1R1又2解得 I =22A则电动机的输入功率为I + I= I12代入数据解得 PM= 1848 WP= UIM2电动机内阻消耗的功率为P= I 2 R R2代入数据解得 PR= 242 W则电动机的输出功率所以开关S2闭合时电动机的效率P = P- PMR= 1606WPh = P100% = 86.9%M5. 如下图，电路中电阻R = 10W ，电源的内电阻r = 2W，灯泡L 上标有“3V 0.25A”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) 0.75W(2) 6V(3) 1.5

7、W【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所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W（2） 由闭合电路欧姆定律得：电源的电动势 E=U+IR+r=3+0.2510+2=6V3电源的总功率：P=IE=0.256W=0.5W.6. 如下图，电路中接一电动势为4V、内阻为 2 的直流电源，电阻R1、R2、R3、R4 的阻值均为 4，电容器的电容为 30F，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） 假设断开电源，通过R2 的电荷量【答案】10.4A24.810-5C 3【解析】【分析】【详解】Q =2.41

8、0-5C2当电键S 闭合时，电阻 R 、 R 被短路依据欧姆定律求出流过R的电流，即电流表的读123S数电容器的电压等于R 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键 后，3电容器通过 R 、 R 放电， R 、 R 相当并联后与 R 串联再求解通过R的电量121232（1） 当电键S 闭合时，电阻 R 、 R被短路依据欧姆定律得电流表的读数 I =12E= 0.4 AR + r3（2） 电容器所带的电量Q = CU= CIR = 4.8 10-5 C33（3） 断开电键S 后，电容器相当于电源，外电路是R 、 R相当并联后与 R串联由于1231各个电阻都相等，则通过R2的电量为Q =2

9、 Q = 2.4 10-5 C7. 如下图，线段A 为某电源的UI 图线，线段B 为某电阻R 的 UI 图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：（1） 电源的输出功率P是多大？出（2） 电源内部损耗的电功率P（3） 电源的效率 是多大？是多少？内【答案】14W，22W，366.7%【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示电阻与电源组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P 2 电源内部损耗的电功率由公式 P= I 2r 求解 3 电源的总功率为出内PP= IE ，电源的效率为h =总出 代入数据求解即可P总E3（1）

10、从A 的图线可读出，电源的电动势 E=3V，内阻r =从图象的交点可读出：路端电压 U=2V，电路电流 I=2AI= 6 W = 0.5Wm则电源的输出功率为P出= UI = 2 2W = 4W（2） 电源内部损耗的电功率P内= I 2r = 22 0.5W = 2W（3） 电源的总功率为P总= IE = 2 3W = 6W故电源的效率为h =P4出 =100% = 66.7%P6总【点睛】此题考察对电源和电阻伏安特性曲线的理解力量，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组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12111018. 如下图，电源电动势E27

11、V，内阻r2 ，固定电阻R 4 ，R 为光敏电阻C 为平行板电容器，其电容C3pF，虚线到两极板距离相等，极板长 L0.2 m，间距d1.0102 mP 为一圆盘，由外形一样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 照耀光敏电阻R 时，R 的阻值分别为 12 、3 .有带电量为 q1.0104 C 微粒沿图中虚线以速度v 10 m/s 连续射入C 的电场中假设照在R 上的光强发生变化时R 阻值马上有相应的转变重力加速度为g10 m/s2.(1) 求细光束通过 a 照耀到R1 上时，电容器所带的电量；(2) 细光束通过 a 照耀到R1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀

12、速运动，求细光束通过 b 照耀到R1 上时带电微粒能否从C 的电场中射出【答案】1 Q = 1.8 10-11 C 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 照耀到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 照耀到R1 上时，依据牛顿其次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I =E=27= 1.5AR + R12+ r12 + 4 + 2又电容器板间电压U= U= IR，得 U=6VC

13、22CC设电容器的电量为Q，则 Q=CU 解得Q = 1.8 10-11 C（2） 细光束通过a 照耀时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mg = q UCd解得m = 0.6 10-2 kg细光束通过b 照耀时，同理可得U = 12VCU 由牛顿其次定律，得qCd- mg = ma 解得a = 10m/s 2微粒做类平抛运动，得 y =d12 at 2，t = l v0解得 y = 0.2 10-2 m 【点睛】2 ， 所以带电粒子能从C 的电场中射出此题考察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状况，推断其运动状况，对于类平抛运动，要把握分运动的规律并能娴熟运用09.

14、 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 15 ，定值电阻 R 3 （1） 当 R 为何值时，R0 消耗的功率最大，最大值为多少？（2） 当 R 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？【答案】10；10.9W；24.5；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= 20 - 5 =7.5 2由题图甲分析知道，当R=0 时，R 消耗的功率最大，最大为0E2202P =

15、 R+ r R= 3 + 7.5 3W=10.9Wm00（2） 当RR =r，即R=4.5 时，电源的输出功率最大，最大值0E2202P= R + R + r (R+R0)= 3 + 4.5 + 7.5 (3+4.5)W=13.3W010. 如下图，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：1R 的阻值；（2） 处于直线 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【解析】【分析】28W 39W（1） 依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，依据P

16、=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到达的答：1R 的阻值为 2（2） 处于直线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】对于图线关键要依据物理规律，从数学角度来理解其物理意义此题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义112211. 如下图，R 为电阻箱，V 为抱负电压表，当电阻箱读数为R 2 时，电压表读数为U 4V；当电阻箱读数为 R 5 时，电压表读数为

17、U 5V求：电源的电动势 E 和内阻r【答案】6V；1【解析】【分析】【详解】依据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为R= 2W 时 E = U+ U1 r当电阻箱读数为 R2= 5W 时， E = U211R1+ U 2 rR2(U- U )R R12联立上两式得r =U R -U1212 = 1WR21代入式得 E = 6V 12. 如图，电源电动势 =10V，内阻不计，R1=4，R2=6，C=30F(1) 闭合电键 S，求稳定后通过 R1 的电流(2) 然后将电键 S 断开，求这以后流过 R1 的总电量【答案】(1)1A (2)1.210-4 C【解析】【详解】（1） 闭合开关S，当电路到达稳定后，电容器相当于开关断开，依据闭合电路欧姆定律得：eI =R +R12=10 4 + 6A = 1A（2） 闭合开关S 时，电容器两端的电压即电阻R2 两端的电压，为：U =IR22=6V1开关 S 断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为e =10V，则通过电阻R 的电荷量为：Q=C (E -U2)=310-5 (10 - 6)C = 1.210-4 C