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1、高中物理闭合电路的欧姆定律专项训练及答案含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示的电路中，当开关S 接 a 点时，标有 “5V，2.5W”的小灯泡正常发光，当开关S接 b 点时，标有 “4V， 4W”的电动机正常工作求电源的电动势和内阻【答案】 6V，2【解析】【详解】当开关接a 时，电路中的电流为P2.51I1= U1 =5 A=0.5A.由闭合电路欧姆定律得E=U1 I1r当开关接b 时，电路中的电流为P24I2 =U 2 = 4 A=1A.由闭合电路欧姆定律得E=U2 I2r联立解得E=6Vr=2.2 如图所示， R1324闭合时，间距为d 的平行板电容器 C 的正中间有
2、 R2R 2R ，电键 S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。若不计电源内阻，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。2mgdgd【答案】 (1) E(2) v0q3【解析】【详解】(1)电键 S 闭合时， R1、 R3 并联与 R4 串联， (R2 中没有电流通过)1UC U4E2对带电小球有：得： EqU CqEmg2dd2mgdq(2)电键 S 断开后， R1、 R4 串联，则E2mgdU C33q小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得mgdU C1mv2q222gd解得： v033 小明
3、坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为 12.5V，电源与电流表的内阻之和为0.05 。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A。求：（ 1）电动机未启动时车灯的功率。（ 2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）【答案】（ 1） 120W ；（ 2） 67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时UEIr12VPUI120W（2）电动机启动瞬间车灯两端电压U EI r9 V车灯的电
4、阻U R1.2IU 2P67.5WR电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。4 如图所示电路中，r 是电源的内阻， R12是外电路中的电阻，如果用r12分和 RP， P和 P别表示电阻 r ，R1， R2 上所消耗的功率，当R1=R2= r 时，求：(1)IrI1I2 等于多少(2)Pr P1 P2 等于多少【答案】 (1)2： 1： 1；(2)4： 1：1。【解析】【详解】(1)设干路电流为 I，流过 R1 和 R2 的电流分别为 I1 和 I2。由题， R1 和 R2 并联，电压相等，电阻也相等，则电流相
5、等，故1I1=I2=I2即Ir I1 I2=2： 1：1(2)根据公式 P=I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即Pr： P1： P2=4： 1： 15 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v =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0-2-22q=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
6、路的阻值RP；（ 3）电源的输出功率 P。【答案】（1） 8V；（ 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 01 mv22解得： U=8V（2）由欧姆定律有：EUIrR电流为： IURP解得： RP8（3）根据电功率公式有： PI 2R Rp解得： P23W6 在图中 R1 14，R2 9当开关处于位置 1 时，电流表读数 I1 0.2A；当开关处于位置 2 时，电流表读数 I2 0.3A求电源的电动势 E 和内电阻 r【答案】 3V，1【解析】【详解】当开关处于位置1 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1（ R1+r）当开关处于位
7、置2 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I2（ R2+r）代入解得： r=1， E=3V答：电源的电动势E=3V，内电阻r=17 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 两金属板间的电压的大小U；
8、（ 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 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直线运动，设 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 IR1Rr解得： R = 2 103滑动变阻器消耗的电功率 PU 220 W RP出I 2 ( R1R)0（3）电源的效率299.5P总I
9、 (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8 如图所示，电路由一个电动势为Er的电源和一个滑动变阻器R组成。请推、内电阻为导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。2【答案】E4r【解析】【分析】【详解】由闭合电路欧姆定律IERr电源的输出功率PI 2 R得E 2RP( Rr ) 2有E 2RP( Rr )24Rr当 R=r 时， P 有最大值，最大值为2EPm.9 如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的 U-I 图象 (b) 。直流电机的线圈电阻R=0.25 ，闭合
10、开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I=2A，求：（1）电源的电动势E 及内阻 r；（2）直流电机输出功率P【答案】（ 1） 3V； 0.5 （ 2） 3W【解析】【详解】( 1) 由图 b 可知E3V ，rv；0.5t( 2) 由电路的路端电压与负载的关系：UEIr2V非纯电阻元件，根据能量守恒定律：UIP出I 2 R所以PUII 2R3W出10 如图所示的电路中，电源电动势Ed 6V，内阻 r 1，一定值电阻 R0 9.0 ，变阻箱阻值在0 99.99 范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L100cm ，板间距离 d40cm，重力加速度 g10m/s 2，此时，将变阻箱阻值调到R1
11、 2.0，一带电小球以 v010m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求：（ 1）变阻箱阻值 R12.0 时， R0 的电功率是多少？（ 2）变阻箱阻值 R12.0 时，若电容器的电容 C 2F，则此时电容器极板上带电量多大？（ 3）保持带电小球以 v0 10m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？【答案】（ 1） 2.25W6C（3） 50（ 2） 210【解析】【详解】（1）当 R1 2.0 时，闭合回路电流I 为：IEdR0rR1代入数据解得：I0.5A所以 PR0 I2R0 0.52 9 2.25W
12、；(2)当 R12.0 时， UR1IR1 1V由 Q CU 2 10 6C；(3) 当 R1 2.0 时，则： Mg qEE U R1d电路中分压关系，则有：R1U R1EdR1R0r调节变阻箱阻值到R1 ，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则：qE2 Mg MaR1R1Ed且U R1r R0U R1E2d又 d1 at 222水平向： L vot由以上各工，代入数值得R1 50。11 如图所示，电源的电动势E=110V，电阻 R1=21 ，电动机绕组的电阻R0=0.5 ，电键 S1始终闭合当电键S2断开时，电阻1525W21R 的电功率是；当电键 S 闭合时，电阻R 的电功率是 336W
13、，求：（ 1）电源的内电阻；（ 2）当电键 S2 闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率【答案】 （1） 1（ 2） 1606W【解析】【分析】【详解】设 S2 断开时 R1 消耗的功率为P1，则E2R1P1R1r代入数据可以解得，r1设 S2 闭合时 R1 两端的电压为U，消耗的功率为P2，则P2解得，U 2R1U=84V由闭合电路欧姆定律得，EUIr代入数据，得I26A流过 R1 的电流为I1，流过电动机的电流为I2，I1U4 AR1而电流关系 :I 1I 2I所以I 222A由UI 2P出I 22 R0代入数据得，P出1606W12 如图所示 ,电源电动势 E=10V,内阻 r=1,定值电阻 R1 =3。电键 S 断开时 ,定值电阻 R2 的功率为 6W,电源的输出功率为 9W。电键 S 接通后 ,理想电流表的读数为 1.25A。求出：（ 1）断开电键 S 时电流表的读数；（ 2）定值电阻 R3 的阻值。【答案】 (1)1A(2)12【解析】【详解】（1）电键断开时，电阻R1 消耗的功率为：P1P - P2 3W出根据PI 2 R11解得I1A（2）由闭合电路的欧姆定律EIR1R并R并R2 R3R2R3解得R 312