高中物理闭合电路的欧姆定律试题经典含解析.docx

高中物理闭合电路的欧姆定律试题经典含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压【答案】 1A； 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后，由闭合电路欧姆定律得：电路中的电流I 为： I=A=1A路端电压为： U=IR=11.38=1.38（ V）2 手电筒里的两节干电池（串联）用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势 E1=1.5V，内阻 r1 =0.3 ；一节旧电池的电动势E2=1.2V，内阻 r2=4.3 。手电筒使用的小灯泡的电阻 R=4.4 。求：(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2 上的电压；(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。【答案】 (1)2.64V； (2)1.29V； (3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势2E（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时，电流I = 2E10.6AR 2r1灯泡两端的电压UIR2.64V(2)一新、一旧电池串联时，电流I = E1E20.3ARr1 r2灯泡两端的电压UI R1.32V旧电池的内阻r 2 上的电压U rI r21.29V(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur 大于其电动势E2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小。3 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表当电阻箱读数为R1 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U 5V求：122（1）电源的电动势 E 和内阻 r（2）当电阻箱 R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm 为多少？【答案】（ 1） E=6 V r =1 （ 2）当 R=r=1 时， Pm=9 W【解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律EUIr 得：EU 1U 1r ，代入得 E 4442r ，R12EU 2U 2r ，代入得： E555r ，R2r5联立上式并代入数据解得：E=6V， r=1 （2）当电阻箱的阻值等于电源的内电阻时电源的输出功率最大，即有R=r=1 电源的输出功率最大为：PmI 2 R( E ) 2 rE262W9W ；2r4r414 如图所示，在A 、 B 两点间接一电动势为 4V ，内电阻为 1 的直流电源，电阻R1 、 R2 、 R3 的阻值均为 4，电容器的电容为 30 F ，电流表内阻不计，当电键S 闭合时，求：（ 1）电流表的读数（ 2 ）电容器所带的电量（ 3）断开电键 S 后，通过 R2 的电量【答案】（ 1） 0.8A ；（ 2） 9.6 10 5 C ；（ 3）4.810 5C【解析】试题分析：当电键 S 闭合时，电阻R 、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即1电流表的读数电容器的电压等于R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键 S 后，电容器通过R 、R2 放电， R 、 R2 相当并联后与 R3 串联再求解通过 R2 的电11量（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得：E40.8A电流表的读数 Ir 4AR31（2）电容器所带的电量QCU 3CIR33010 60.8 4C 9.6 10 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R 、 R2 相当并联后与R3 串联由于1各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q4.810 5 C25 如图所示，电源电动势E=30 V，内阻 r=1 ，电阻 R12=4 ， R =10 两正对的平行金属板长 L=0.2 m ，两板间的距离d=0.1 m 闭合开关 S 后，一质量8m=510 kg，电荷量62=5 10m/s 的初速度从两板的正中间射入，求q=+4 10C 的粒子以平行于两板且大小为粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小？（不考虑粒子的重力）【答案】【解析】根据闭合电路欧姆定律，有：电场强度：粒子做类似平抛运动，根据分运动公式，有：L=v0ty= at2其中：联立解得：点睛：本题是简单的力电综合问题，关键是明确电路结构和粒子的运动规律，然后根据闭合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解6 如图所示，线段 A 为某电源的 U I 图线，线段 B 为某电阻 R 的 U I 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 出 是多大？（ 2）电源内部损耗的电功率 P 内是多少？（ 3）电源的效率 是多大？【答案】（ 1） 4W，（ 2）2W，（ 3）66.7%【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出 （ 2 ） 电 源 内 部 损 耗 的 电 功 率 由 公 式2求 解 （ 3 ） 电 源 的 总 功 率 为P内I rPP IE，电源的效率为P出 代入数据求解即可总P总（1）从 A 的图线可读出，电源的电动势E=3V，内阻 rE3I m0.56从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流 I=2A则电源的输出功率为 P出UI2 2W4W（2）电源内部损耗的电功率22PIr2 0.5W2W内（3）电源的总功率为 P总IE23W6WP出466.7%故电源的效率为100%P总6【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，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7 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 R0 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】（ 1） 0； 10.9W；（ 2） 4.5 ；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， R0 消耗的功率最大，最大为E2202Pm=R0 =3W=10.9Wr7.5R03（2）当 R R0=r ，即 R=4.5 时，电源的输出功率最大，最大值E22P=(R+R0)=20(3+4.5)W=13.3WR0Rr3 4.5 7.58 如图所示，电源电动势 E=8V，内阻 r=10， R1=20 ,R2=30,电容器两极板间距 d=0.1m 。当电键闭合时，一质量 m=210-3kg 的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度g=10m/s2，求：（1）带电液滴所带电荷量的大小q 以及电性；（2）断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？【答案】（ 1） 510-4C，带正电；（ 2） 0.1s。【解析】【详解】（1）电键闭合时，两板间电压U1：R2U 1E4VR1R2r液滴保持静止：q U 1mgd解得： q=510-4C，带正电（2）电键断开时，两板间电压：U2=E=8V液滴向上做匀加速运动，加速度a：q U 2mgmadd 1 at 22 2解得： t=0.1s9如图所示，电源电动势E=8V，内阻为r=0 5，“ 3V， 3W”的灯泡 L 与电动机M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1 5求：（ 1）通过电动机的电流；（ 2）电源的输出功率；（ 3）电动机的输出功率【答案】（ 1） 1A；（ 2） 7 5W；（ 3） 3W【解析】试题分析：（ 1）灯泡 L 正常发光，通过灯泡的电流，I L PL 1AU L电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IM=IL=1（ A）；（ 2）路端电压： U=E-Ir=7 5（ V），电源的输出功率： P=UI=7 5（ W）；（ 3）电动机两端的电压 UM =U-UL=4 5（ V）；电动机的输出功率P 输出 =UM M M2I -IR=3W考点：电功率；闭合电路欧姆定律【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件10 如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd， 已知 ab 边长 l1 =1.0m、 bc 边长l2=0.5m ，电阻 r=0.1。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度 B 在 0.2s 内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下保持静止状态。求：（ 1）感应电动势的大小；（ 2）线框中产生的焦耳热；（ 3）线框受到的摩擦力的表达式。【答案】（ 1） 0.25V；（ 2） 0.125J；（ 3） 1.25 t 0.1 N 【解析】【分析】本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用【详解】（ 1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知B SB bc 1 abE n=2tttB 等于乙图象中B-t 图线的斜率1T/s，联立求得感应电动势E0.25Vt（2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这0.2s 内产生的感应电流EI 2.5Ar再根据焦耳定律有Q =I 2 rt0.125J（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有fF安 =BIL(0.1t) 2.5 0.5N1.25(t0.1)N11 如图所示，电源电动势有E=12V，内阻 r =0.5 ，“10V、 20W”的灯泡 L 与直流电动机M并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为RM =1，求：（ 1）流过内阻的电流为多少？（ 2）电动机的输出功率为多少？（ 3）电源的效率为多少？【答案】（ 1） 4A （ 2） 16W （ 3）83%【解析】【详解】(1)设流过灯泡的电流为IL，则I LP20 A 2AU10内阻 r 的电压Ur=E-UL=12V-10V=2V流过内阻的电流为IU r2 A 4Ar0.5(2)设流过电动机的电流为IM ，IM=I IL=4A-2A=2 A电动机的输入功率为PM 总 =IM U=2 10=20W电动机线圈的热功率为PQ=I2MRM =22 1=4W电动机输出功率为：PM 出=PM 总 -PQ=20W-4W=16W(3)电源的总功率为P 总 =IE=412W=48W电源的效率为UI100%10100%83%EI12【点睛】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律12 在如图所示的电路中， R13， R2 6，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？【答案】 (1) 4V , 0.5（ 2） 3.5W（ 3） 6 10-5 C ,0【解析】【分析】断开 S， R23串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；12、 RS 闭合， R 、 R并联再与 R3 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R2 两端电压，求解出电压后根据Q=CU 列式求解 【详解】（1） S 断开， R2、 R3 串联根据闭合电路欧姆定律可得：EIrR总功率为： PE22WIEr7.5123R1R2R33.5RS 闭合， R、 R并联再与 R 串联，总外电阻R1R2根据闭合电路欧姆定律可得：IEERr3.5r所以总功率为： PE 2EIr3.5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 IE1ARr2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R2 两端电压： U 2ER24I 2 R26V 3V7.5r7.5 0.5-6-5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