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1、高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路,A、B 两点间接上一电动势为4V、内电阻为1 的直流电源,三个电阻的阻值均为4,电容器的电容为20 F,电流表内阻不计,求:(1)闭合开关 S 后,电容器所带电荷量;(2)断开开关 S 后,通过R2 的电荷量。【答案】 (1)6.4 10-5C; (2) 3.210 5 C【解析】【分析】【详解】(1) 当电键 S 闭合时,电阻R1 、 R2 被短路,据欧姆定律得电流表的读数为IE14A0.8ArR34电容器所带电荷量Q CU 3 CIR 3201060.84C 6.4 10 5 C(2)断开电键后,
2、电容器相当于电源,外电路R1 、 R2 并联后与 R3 串联,由于各个电阻相等,则通过 R2 的电荷量为Q1 Q3.210 5 C22 如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“5V 2.5W”S,的小灯泡正常发光,当开关接 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=2.3 如图所示的电路中,电源电动势
3、E12 V,内阻r0.5 R0,电,电动机的电阻 1.0阻 R1 2.0 。电动机正常工作时,电压表的示数U1 4.0 V,求:(1)流过电动机的电流;(2)电动机输出的机械功率;(3)电源的工作效率。【答案】( 1) 2A;( 2) 14W;( 3) 91.7%【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时,总电流为I U 1 2AR1(2)电动机两端的电压为U E Ir U1=(12 2 0.5 4.0) V 7 V电动机消耗的电功率为P 电 UI 72 W 14 W电动机的热功率为P 热 I2R0 22 1 W4 W电动机输出的机械功率P 机 P 电 P 热 10 W(3)电源释放的电功
4、率为P 释 EI 122 W 24 W有用功率P 有 UII 2 R122W电源的工作效率P有P释=91.7%4 电源的电动势为4.8V、外电阻为4.0 时,路端电压为4.0V。如果在外电路并联一个6.0 的电阻,路端电压是多大?【答案】 3.6V【解析】【详解】由题意可知当外电阻为4.0 时,根据欧姆定律可知电流U 外4IA 1.0AR4由闭合电路欧姆定律EI (Rr )代入数据解得r=0.8 当外电路并联一个6.0 的电阻时46R并2.446电路中的总电流E4.8IA=1.5AR并 r2.4 0.8所以路端电压UI R并1.52.4V3.6V5 如图所示,电流表A 视为理想电表,已知定值电
5、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,6 如图所示,为某直流电机工作
6、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(2)直流电机输出功率Pr;【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7 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 4cm,电源电动势 E 24V,内电阻r 1,电阻 R 15,闭合开关S待电路稳定后,一带电量q110 5C
7、,质量 m 210 4kg 的小球恰好静止于两板之间取g 10m/s 2求:( 1)两板间的电压;( 2)滑动变阻器接入电路的阻值【答案】( 1) 8V( 2)8【解析】【详解】(1)对小球,由平衡条件得:mgqE ,又EU,d整理并代入数据解得:Umgd 210 4100.04 V 8V ;q110 5(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为RP ,由闭合电路欧姆定律得:IE,RRPr而UIRP ,则得:ERPU,RRPr代入数据可得:24RP8,15RP1解得:RP8。答:(1)两板间的电压为8V;(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8.8 光伏发电是一种新兴的清洁发电方式,预计到2020 年合
8、肥将建成世界一流光伏制造基地,打造成为中国光伏应用第一城。某太阳能电池板,测得它不接负载时的电压为900mV,短路电流为 45mA,若将该电池板与一阻值为 20的电阻器连接成闭合电路,则,(1)该太阳能电池板的内阻是多大?(2)电阻器两端的电压是多大?(3)通电 10 分钟,太阳能电池板输送给电阻器的能量是多大?【答案】 (1) 20 (2) 0.45V (3) 6.075J【解析】【详解】(1)根据欧姆定律有:Er,I s解得:r20;(2)闭合电路欧姆定律有:IEIR , URr解得:U0.45V ;(3)由焦耳定律有:QI 2 RT ,解得:rQ 6.075J。答: (1)该太阳能电池板
9、的内阻20;(2)电阻器两端的电压 U 0.45V;(3)通电 10 分钟,太阳能电池板输送给电阻器的能量Q 6.075J 。9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 40cm ,电源电动势 E24V,内电阻 r1 ,电阻 R 15 ,闭合开关 S,待电路稳定后,一带电量q 110 2 C,质量 m=210 2kg 的小球恰好静止于两板之间取 g10m / s2 ,求:( 1)两板间的电压为多少( 2)此时,滑动变阻器接入电路的阻值为多少【答案】( 1) 8V( 2) 8 【解析】【详解】试题分析:(1)由题意可知小球恰好静止于两板之间,一小球为对象,受到重力和电场力二
10、力平衡,所以有qUmg,d故:Umgd2 10 2100.4 V 8V ;q110 2(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为RP ,由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为IE,R RprUIRP ,得:RP8。10 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:PP - P 3W1出
11、2根据PI2R11解得I1A(2)由闭合电路的欧姆定律EIR1R并R2 R3R并R2R3解得R 31211 如图所示的电路中,电源电动势为E6V ,内电阻为r2,外电路电阻为R10,闭合电键S 后,求:1通过电阻R 的电流强度I;2电阻R 两端的电压U;3电阻R 上所消耗的电功率P【答案】( 1) 0.5A ( 2) 5V(3) 2.5W【解析】【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律得通过电阻E6R 的电流强度为: IA 0.5 AR r10 2( 2)电阻 R 两端的电压为: U=IR=0.5 10V=5V(3)电阻 R 上所消耗的电功率为:P=I2R=0.52 10W=2.5W12 在如图所示
12、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;
13、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