《高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题(含答案)含解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题(含答案)含解析.docx（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题( 含答案 ) 含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 小明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
2、】(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。2 如图所示，电流表A 视为理想电表，已知定值电阻R0=4，滑动变阻器 R 阻值范围为010 ，电源的电动势E=6V闭合开关 S，当 R=3时，电流表的读数 I=0.5A。（1）求电源的内阻。（2）当滑动变阻器R 为多大时，电源的总功率最大?最大值 Pm 是多少 ?【答案】（ 1） 5；（ 2）当滑动变阻器R 为 0 时，电源
3、的总功率最大，最大值Pm 是 4W。【解析】【分析】【详解】（ 1）电源的电动势 E=6V闭合开关 S，当 R=3 时，电流表的读数 I=0.5A，根据闭合电路欧姆定律可知：EIR0Rr得： r=5（2）电源的总功率P=IE得：E2PR0Rr当R=0 P最大，最大值为Pm ，则有： Pm4 W，3 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
4、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4 如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离 d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为-8m=710 kg，带电量C 的油滴，当把可变电阻器R 的阻值调到 35接入电路时，带电油滴恰好3静止悬浮在电场中，此时安培表示
5、数I=1.5A，安培表为理想电表，取g 10m/s2，试求：（ 1）两金属板间的电场强度；（ 2）电源的内阻和电阻 R1 的阻值；（ 3） B 点的电势 【答案】（ 1） 1400N/C （2）（ 3） 27V【解析】【详解】（ 1）由油滴受力平衡有， mg=qE，得到代入计算得出： E=1400N/C（ 2）电容器的电压 U3=Ed=21V流过的电流B 点与零电势点间的电势差根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻（3）由于 U1=B-0，B 点的电势大于零，则电路中B 点的电势B=27V.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
6、 S，稳定后通过电阻 R2 的电流（ 2）再将电键 S 断开，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：E10IA1AR1R2r361（2）闭合开关S 时，电容器两端的电压即R2 两端的电压，为：U2=IR2=1 6V=6V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=CE-U2=31010-6C=1.210C6 如图所示，导体杆 ab 的质量为 0.02kg，电阻为 2 ，放置在与水平面成 30o
7、 角的光滑倾斜金属导轨上，导轨间距为 0.5m 且电阻不计，系统处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.2T，电源内阻为1，通电后杆能静止于导轨上，g 取 10m/s 2。求：（ 1）电源电动势 E；（ 2）若突然将磁场反向，求反向后瞬间导体杆的加速度。（不计磁场反向引起的电磁感应效应）【答案】 (1) E3V(2) a10m/s2【解析】【详解】（1）开关闭合，通电导体棒受重力、安培力、支持力而处于静止状态，受力示意图如下：沿斜面方向受力平衡：BILmg sin 30 o根据欧姆定律：EIRr联立、解得：E3V（2）磁场反向后，导体棒将沿导轨向下加速运动，受力示意图如下由牛顿第二
8、定律：BILmg sin 30oma 解得：a10m/s2 （沿导轨平面向下）7 如图所示，电阻 R1=4， R2=6，电源内阻 r=0.6，如果电路消耗的总功率为 40W，电源输出功率为 37.6W，则电源电动势和 R3 的阻值分别为多大？【答案】 20V【解析】电源内阻消耗的功率为，得：由得：外电路总电阻为，由闭合电路欧姆定律得：。点睛：对于电源的功率要区分三种功率及其关系：电源的总功率，内电路消耗的功率，三者关系是。，输出功率8 如图所示，电源电动势E15V，内阻 r 0.5 ，电阻 R1 3， R2 R3 R4 8，一电荷量 q 310 5C 的小球，用长 l 0.1m 的绝缘细线悬挂
9、于竖直放置足够大的平行金属板中的 O 点。电键 S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角 37，已知两板间距d0.1m ，取重力加速度 g 10m/s 2， sin37 0.6， cos37 0.8。求：(1)两板间的电场强度的大小；(2)带电小球的质量;(3)现剪断细线，并在此瞬间使小球获得水平向左的初速度，则小球刚好运动到左极板，求小球到达左极板的位置与O 点的距离L。【答案】（ 1） 140V/m（ 2） m 5.610 4 kg （ 3） 0.16m【解析】【详解】(1)电阻连接后的总外电阻为：RR2 R37R1R3R2干路上的电流：E2AIRr平行板电容器两板间电压：U IR14V电
10、场强度：UE140V/md(2)由小球的受力情况知：Eqmgtan解得：m5.6 10 4 kg(3)剪断细线后，在水平方向上做匀减速直线运动12l sinatEqam竖直方向做自由落体运动：h1 gt 22解得：h0.08m小球与左板相碰的位置为：Lhl cos 0.16m9 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R 使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和1.0 V；重新调节R 使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【答案】 22.0 W2 【解析】【
11、详解】当电流表和电压表的示数为阻消耗电能，其阻值0.5 A 和1.0 V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内rU 11.0I120.5当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和 15.0 V，则电动机的总功率P总 U 2 I 215.02.0 W 30.0 W线圈电阻的热功率热Ir2P2.02 W 8.0 W所以电动机的输出功率P输出 P总 P热30.0 W 8.0 W 22.0 W10 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
12、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 t0.1 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 E 0.25Vt（
13、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EI2.5Ar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=12Vr =0.5 “10V 20W”的灯泡L与直流电动机M，内阻，、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 （
14、 3）83%【解析】【详解】(1)设流过灯泡的电流为IL，则P20I LA 2AU10内阻 r 的电压Ur=E-UL=12V-10V=2V流过内阻的电流为U r2IA 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
15、， 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） 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
16、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： PE22WIEr7.5123RR1R2R33.5S 闭合， R 、 R 并联再与 R 串联，总外电阻R1 R2根据闭合电路欧姆定律可得：EEIR r 3.5 r所以总功率为：P EIE 23.5r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