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1、高考物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示，质量m=1 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度 L=1 m 的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，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/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流IM 以及电动机的输出的功率P 出 ；(2)通过电源的电流I 总以
2、及导体棒的电流I ；(3)磁感应强度B 的大小。【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PUI M所以I MP2AU故电动机的输出功率为P出 P I M2 R 7.2W(2) 对闭合电路有UEI 总 r所以EUI总4A ；r故流过导体棒的电流为II 总I M2A(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F安B3TIL2 利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E6V ，电源内阻r 1 ，电阻 R 3 ，重物质量 m 0.10kg ，当将重物固定时，理想电压表的示数
3、为5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V ， ( 不计摩擦， g 取 10m / s2 ). 求：12串联入电路的电动机内阻为多大？重物匀速上升时的速度大小3 匀速提升重物3m 需要消耗电源多少能量？【答案】 （1） 2；（ 2） 1.5m / s （ 3）6J【解析】【分析】根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压. 电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和，根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小，根据 WEIt 求解匀速提升重物 3m 需要消耗电源的能量【详解】1由题，电源电动势E6V，电源内阻 r1，当将
4、重物固定时，电压表的示数为5V，则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为IEU65r1A1电动机的电阻RMUIR5 132I12 当重物匀速上升时，电压表的示数为U5.5VEU ，电路中电流为 I 0.5 Ar电动机两端的电压为U MEI Rr60.531 V 4V故电动机的输入功率PU M I 40.5 2W根据能量转化和守恒定律得U M I mgvI 2 R代入解得， v1.5m / s3匀速提升重物3m 所需要的时间 th32s ，v1.5则消耗的电能 WEI t60.526J【点睛】本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用 .对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动
5、机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立3 如图所示电路中，电阻R1 =R2=R3=10 ，电源内阻r=5，电压表可视为理想电表。当开关 S1 和 S2 均闭合时，电压表的示数为 10V。求：（1）电源的电动势（2）当开关 S1 闭合而 S2 断开时，电压表的示数【答案】 (1)E=20V(2)16V【解析】【详解】(1)电阻 R2 中的电流U 2I1AR2外电阻R R2R1 R315R1R3根据闭合电路欧姆定律IERr得E=I（ R+r）代入数据解得：E=1（ 15+5） V=20V(2)当开关 S1 闭合而 S2 断开时；由闭合电路欧姆定律可知：R1R2UER1R2R解得：U16
6、V4 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【答案】 (1) g，方向竖直向上 4(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U CR2E 4V ，R1 rR2qU CmgdS 闭合后，R2U CE8VR2r设带电粒子加速度为a，则qU C mgma ，d解
7、得 a g，方向竖直向上（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4Q C（ UC UC） 4 10 C5 在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=4.0cm 电源电动势 E=400V，内电阻r=20，电阻 R1=1980 闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B 板上的小孔以初速度 v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球-7-4恰好能到达 A 板 若小球所带电荷量 q=1.0 10C，质量 m=2.0 10kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s 2 求：（1） A、 B 两金属板间的电
8、压的大小U；（ 2）滑动变阻器消耗的电功率P；（ 3）电源的效率 【答案】 （1） U =200V（ 2） 20W（ 3） 99.5 0 0【解析】【详解】（1）小球从直线运动，设B 板上的小孔射入恰好到达A 板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速A、 B 两极板间电压为U，根据动能定理有：qU mgd 01 mv02 ，2解得： U = 200 V（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的E，而 U = IR ，电流 IR1 Rr3解得： R = 2 10滑动变阻器消耗的电功率U 220 W PR（3）电源的效率P出I 2 ( R1R)99.50P总I
9、 2 (R1R r )0【点睛】本题电场与电路的综合应用，小球在电场中做匀减速运动，由动能定理求电压根据电路的结构，由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻6 如图所示，合上电键S1。当电键20.75A；当电键2S 闭合时，电流表的示数为S 断开时，电流表的示数为0.5A， R1=R2=2。求电源电动势E 和内电阻 r。【答案】 E=1.5V r=1。【解析】【详解】当电键 S2 闭合时，电流表的示数为0.75A，有：E I（1 R并r） I1( R1r )2当电键 S2 断开时，电流表的示数为0.5A，有：E=I2（ R1+r）代入数据解得E=1.5Vr =1。7 如图所示， R 为电阻箱， V 为
10、理想电压表，当电阻箱读数为R1 2时，电压表读数为U1 4V；当电阻箱读数为R2 5时，电压表读数为U2 5V求：电源的电动势 E和内阻r【答案】 6V；1【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为R12 时 E U 1U 1 rR1当电阻箱读数为R5时，E U2U 2 r2R2联立上两式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V8 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1C 的电荷量改变了多少？【答案】
11、18 V；减少了 53.6 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，B、 C等势， A、 D 等势，因此 UAB U 18 V.当 S 闭合时， R1 和 R2 串联， C1 两端的电压等于压， 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R1 两端电压， C2 两端的电压为R2 两端电. 6 4Q1 C1 UAC 6 10 18 C 1.08 10C.当 S 闭合时，电路 R12导通，电容器11、 RC 两端的电压即电阻R 两端的电压，由串联电路的电压分配关系得6 18 V 12VU
12、AC U63此时电容器 C1 的带电荷量为 6 5Q C1UAC 6 10 12 C 7.2 10C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C1 的带电荷量减少了53.6 10C.9 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.1T ，金属棒 AD 长 0.4m ，与框架宽度相同，电阻 r=1.3，框架电阻不计，电阻R12速度匀速向右运动=2， R =3 当金属棒以 5m/s时，求：（ 1）流过金属棒的感应电流为多大？（ 2）若图中电容器 C 为 0.3F，则电容器中储存多少电荷量？-8【答案】（ 1） 0.08A （ 2）2.88 10C【详解】（1）棒产生的电
13、动势：EBlv0.2V外电阻为：R1R2R1.2R1R2通过棒的感应电流：E0.2I0.08AR r1.2 1.3（2）电容器两板间的电压：UIR0.096V电容器带电量：QCU0.3 10 60.0962.8810 8 C.10 如图所示，三个电阻R1、R2、 R3 的阻值均等于电源内阻r，电键 S打开时，有一质量为 m，带电荷量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点现闭合电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和该板碰撞，碰撞过程小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板处设电容器两极板间距为d，求：（
14、1）电源的电动势 E；（ 2）小球与极板碰撞后所带的电荷量q/ mgd【答案】 （1） Eq（ 2） q = 2q【解析】【分析】【详解】(1)当 S 打开时，电容器电压等于电源电动势E，即：U=E小球静止时满足：qUmgd由以上两式解得：E =mgdq ；(2) 闭合 S，电容器电压为 U ，则：EEEUR2rR2 R3 r3r3对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：q U mg q U02由以上各式解得： q2q 11 如图所示电路中，电源电动势E12V ，内阻 r2， R14， R26，R33（ 1）若在 C D 间连一个理想电流表，其读数是多少？（ 2）若在 C D 间连一个理想电压
15、表，其读数是多少？【答案】（ 1） 1A ；（ 2） 6V【解析】【分析】【 解】（1）若在 C.D 一个理想 流表， 路 构 R2、 R3 并 后与 R1 串 ，接到 源上，根据 合 路欧姆定律得：E121.5 A 流 I224R1 R并 r所以并 部分的 ：UR并 I3V所以通 流表的 流 I 1U3 A1A R33（2）若在 C.D 一个理想 表， 路 构 R1、R2 串 接到 源上， 表 量的是 R2 的 ： U 2ER2126V R1R2r6V12【点睛】本 中理想 流表看作短路，理想 表看作断路， 路的 接关系是解 的基 12 如 所示， 的距离L=0.5m， B=2T， ab 棒
16、的 量m=1kg，物 重G=3N， ab 棒与 的 摩擦因数=0.2， 源的 E=10V，r=0.1 ， 的 阻不 ，ab 棒 阻也不 ， R 的取 范 怎 棒 于静止状 ？（g 取 10m/s 2）【答案】 1.9 R9.9时棒 于静止状 【解析】【分析】【 解】依据物体平衡条件可得，恰不右滑 有：G mg BLI1=0恰不左滑 有：G+mg BLI2=0依据 合 路欧姆定律可得：E=I1（ R1+r） E=I2（ R2+r） 立 得： R1= r=9.9 立 得： R2= r=1.9所以 R 的取 范 ：1.9 R9.9答案： 1.9 R9.9 棒 于静止状 【点睛】此题是通电导体在磁场中平衡问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，挖掘临界条件进行求解