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1、最新高中物理闭合电路的欧姆定律试题( 有答案和解析 )一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势 E=24 V，内电阻r=1 ，电阻 R=15 。闭合开关 S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v0=4 m/s 竖直向上射入两板间，小球恰能到达A 板。若小球带电荷量为-2-22q=1 10 C，质量为m=2 10 kg，不考虑空气阻力，取 g=10 m/s 。求：（ 1） A、B 两板间的电压 U；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值RP；（ 3）电源的输出功率 P。【答案】（ 1） 8V；（ 2
2、） 8；（ 3） 23W【解析】【详解】（1）对小球从 B 到 A 的过程，由动能定理：qU mgd 01mv22解得： U=8V（2）由欧姆定律有：IEU电流为： IRrURP解得： RP8（3）根据电功率公式有：PI 2 RRp解得： P23W2 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
3、.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PI M2AU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I总EU4A；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B3TIL
4、3 一电瓶车的电源电动势E48V，内阻不计，其电动机线圈电阻R 3，当它以v 4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f48N。除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：(1)该电动机的输出功率；(2)电动机消耗的总功率。【答案】 (1) 192W ， (2) 384W 。【解析】【详解】(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：Ff48N电动机的输出功率为：P出Fv484W192W ；(2)由能量守恒定律得：2EIP出I R代入数据解得：I8A所以电动机消耗的总功率为：P总EI488W384W 。4 如图所示，电路中电阻R 10 ，电源的内电阻 r2 ，灯泡L上标有“3V 0.25A ”的字样
5、，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)1.5W【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+I（ R+r） =3+0.25（ 10+2） =6V（3）电源的总功率：P=IE=0.25 6W=0.5W.5 如图所示，电源的电动势为10 V，内阻为1 ，R1=3 ， R2=6 ，C=30 F求：（ 1）闭合电键 S，稳定后通过电阻 R2 的电流（ 2）再将电键 S 断开，
6、再次稳定后通过电阻R1 的电荷量【答案】 （1） 1 A （ 2） 1.2 104C【解析】【详解】（1）闭合开关S，稳定后电容器相当于开关断开，根据全电路欧姆定律得：E10IA 1AR1 R2 r 36 1（2）闭合开关 S 时，电容器两端的电压即 R2两端的电压，为：22 6V=6VU =IR =1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 R1 的电荷量为：-5-4Q=C（E-U2） =3 10（10-6） C=1.2 10C6 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 为平行板电容器 ，其电容 C 3
7、pF，虚线到两极板距离相等，极板长L 0.2 m，间距 2a、 b 构成 ，它可绕 AA轴d 1.0 10 mP 为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形转动当细光束通过扇形a、 b 照射光敏电阻R1 时， R1 的阻值分别为 12 、 3 有.带电量 401为 q 1.0 10 10 m/s 连续射入C 微粒沿图中虚线以速度 vC 的电场中假设照在 R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g 10 m/s 2.(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1R1
8、上时带电微粒能否从C 的电场中射出【答案】 （1） Q1.810 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IE271.5AR2 r12 4 2R1又电容器板间电压U CU 2IR2 ，得 UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得 Q 1.81
9、0 11C（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U Cmg qd解得 m 0.6 10 2 kg细光束通过 b 照射时，同理可得 U C12V由牛顿第二定律，得q U Cmg ma 解得 a10m/s2dy1 at 2l微粒做类平抛运动，得， t2v0解得 y 0.2 10 2 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7 电路如图所示,电源电动势E28V ,内阻 r =2 ,电阻R1 12 , R2 R4 4 , R3 8
10、, C 为平行板电容器 ,其电容 C=3.0PF,虚线到两极板间距离相等 ,极板长 L=0.20m ,两极板的间距 d 1.0 10 2 m1）若开关 S 处于断开状态,（则当其闭合后求流过 R4 的总电荷量为多少 ?（2）若开关 S 断开时 ,有一带电微粒沿虚线方向以v02.0m / s 的初速度射入 C 的电场中 , :,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电刚好沿虚线匀速运动 问 当开关 S 闭合后场中 ,能否从 C 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】（ 1） 6.0 10 12 C ；（ 2）不能从 C 的电场中射出 .【解析】【详解】（1）开关 S 断开时
11、,电阻 R3 两端的电压为U 3R3E16VR3R2r开关 S 闭合后 ,外电阻为R1R2R36RR2R3R1路端电压为URRE 21V .r此时电阻 R3 两端电压为U 3R3U 14VR2 R3则流过 R4 的总电荷量为Q CU 3CU 36.0 10 12 C（2）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 S 断开时有qU 3dmg当开关 S 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则mgqUd3 ma设带电微粒能从C 的电场中射出 ,则水平方向运动时间为:Ltv0竖直方向的位移为:y 1 at 22由以上各式求得13dy6.2510m故带电微粒不能从C 的电场中射出 .8 一电源的电动势为6
12、V、外接电阻R1 3.0 时，路端电压为4.5V求：（ 1）该电源的内阻多大？（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是多大？【答案】（ 1）该电源的内阻为1.0 ；（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是 2.0A。【解析】【分析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得：EU R1r R1代入数据得r 1.0 ；（2）根据并联电路规律可得：R 1R 263 2.0；R 并 R 263R 1根据闭合电路欧姆定律有：E6I=2.0AR并r219 如图所示电路，电源电动势 E=6V，内阻 r=1 外电路中电阻R1=2， R2=3，R3=7.5 电
13、容器的电容 C=4F（ 1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所带的电量（ 2）电键从闭合到断开，流过电流表A 的电量65【答案】 7.210C ; 1.9210C【分析】【详解】（1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流外电路总电阻为： 3干路电流为： 1. 5A路端电压为： U E Ir 4. 5V电容器的电压为：U1 1. 8V所以电容器的电量：Q1CU1 7-6a.2 10C b板带正电，板带负电，（2） S 断开，电路稳定时，电容器的电压就是R2 的电压， U2 3V所以电容器的电量：Q22-5板带正电， b 板带负电 CU 1.2 10C， a-5则流过电流表 A 的
14、电量 Q Q1 Q2 1. 92 10C【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳定时，电容器所在电路没有电流，其电压与所并联的电路两端的电压相等10 如图所示，四个电阻阻值均为RS闭合时，有一质量为mq的小球，电键，带电量为静止于水平放置的平行板电容器的中点现打开电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电量发生变化，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，设两极板间距离为 d，不计电源内阻，求：（ 1）电源电动势 E
15、 多大？（ 2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？3mgd；（ 2） q7 q【答案】（ 1）、 E2q6【解析】【分析】【详解】(1)当 S 闭合时，设电容器电压为U，则有：E 2URE1.5R3对带电小球受力分析得：qUmgd联立解得：E3mgd2 q(2)断开 S，设电容器电压为 U，则有：UE R1 E ,2R2UU，则电容器间场强减小，带电小球将向下运动对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：qU mg dq U022联立解得：q 7 q611 如图 a 所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L1m，导轨平面与水平面成 370 角，下端连接阻值为R 0.4
16、的电阻匀强磁场方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度为B 0.4T，质量 m 0.2Kg、电阻 R0.4 的金属杆放在两导轨上，杆与导轨垂直且保持良好接触，金属导轨之间连接一理想电压表现用一外力F 沿水平方向拉杆，使之由静止沿导轨开始下滑，电压表示数U 随时间 t 变化关系如图b所示取g10m/s 2， sin370 0.6， cos370 0.8 求：金属杆在第5s 末的运动速率；第 5s 末外力 F 的功率；【答案】 (1)1m/s (2)-0.8W【解析】【分析】金属杆沿金属导轨方向在三个力作用下运动，一是杆的重力在沿导轨向下方向的分力G1，二是拉力 F 在沿导轨向下方向的分力 F1，三是沿
17、导轨向上方向的安培力，金属杆在这几个力的作用下，向下做加速运动【详解】(1) 如下图所示， F1 是 F 的分力， G1 是杆的重力的分力，沿导轨向上方向的安培力未画出，由题设条件知，电压表示数U 随时间 t 均匀增加，说明金属杆做的是匀加速运动，由b 图可得金属杆在第 5s 末的电压是 0.2V ，设此时杆的运动速率为 v ，电压为 U，电流 I ，由电磁感应定律和欧姆定律有EBLv因电路中只有两个相同电阻，有11UEBLv22解得v 1m/s故金属杆在第5s 末的运动速率是1m/s(2) 金属杆做的是匀加速运动，设加速度为a ，此时杆受的安培力为f，有a v =0.2m/s2tf BTLB
18、2 L2v0.2 N2RG1mg sin=1.2N由牛顿第二定律得G1fF1maF1G1fma0.8 N由功率公式得PF1v0.8 W因 F1 的方向与棒的运动方向相反，故在第5s 末外力 F 的功率是 -0.8W 【点睛】由电阻的电压变化情况来分析金属棒的运动情况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
19、（ 3） 610-5 C ,0【解析】【分析】断开 S， R2 、 R3 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， R1、 R2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：IERrE22W总功率为： P IEr7.5S 闭合， R1、 R2 并联再与 R3 串联，总外电阻 RR1R2R33.5R1R2根据闭合电路欧姆定律可得：EEIRr3.5r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 2I 2 R2ER247.56V 3Vr7.5 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