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1、高考物理闭合电路的欧姆定律专项训练100( 附答案 ) 及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示 ，电解槽 A 和电炉 B 并联后接到电源上，电源内阻r 1，电炉电阻R 19， 电解槽电阻 r0.5 当. S1 闭合、 S2 断开时 ，电炉消耗功率为 684W ；S1、S2 都闭合时 ，电炉消耗功率为 475W( 电炉电阻可看作不变 ) 试求：（ 1）电源的电动势 ；（ 2） S1、S2 闭合时 ，流过电解槽的电流大小 ；（3） S12、S 闭合时 ，电解槽中电能转化成化学能的功率【答案】 （1） 120V（ 2）20A（ 3） 1700W【解析】12断开时电炉中电流I 0P1
2、6 A（1） S闭合， SR电源电动势 EI 0 (Rr )120V ；（2） S1、S2 都闭合时电炉中电流为I BP25 AR电源路端电压为 UI R R95V流过电源的电流为IEU25 Ar流过电槽的电流为I AII B20 A ；（3）电解槽消耗的电功率PAI AU1900W电解槽内热损耗功率P热I A2 r 200W电解槽转化成化学能的功率为P化PAP热 1700W 点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流 2 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压【答案】 1
3、A； 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后，由闭合电路欧姆定律得：电路中的电流I 为： I=A=1A路端电压为： U=IR=11.38=1.38（ V）3 如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板、B间的距离为，金属板Ad长为 L，在两金属板左端正中间位置 M，有一个小液滴以初速度 v0 水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为 m，带负电，电荷量为 q要使液滴从 B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？ ( 重力加速度用 g 表示 )【答案】E2md 2v02 2mgdqL2q【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律得IEERR2RE两金属板间电压为UBA IR2由牛顿第二定律得
4、q U BA mgmad液滴在电场中做类平抛运动，有0d12L v t2at2联立解得 E2md 2v022mgdqL2q【点睛】题是电路与电场两部分知识的综合，关键是确定电容器的电压与电动势的关系，掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律4 如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B一质量为m，电阻不计的金属棒ab 横跨在导轨上已知电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为R0，不计导轨的电阻（1）当 K 接 1
5、 时，金属棒ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R 为多大？（2）当 K 接 2 后，金属棒ab 从静止开始下落，下落距离s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落s 的过程中所需的时间为多少？（3） ab 达到稳定速度后，将开关K 突然接到 3 ，试通过推导，说明ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）EBL442222【答案】（ 1）r （ 2） B L sm gR0 （ 3）匀加速直线运动mgsCB LmgmgR0 B2 L2m cB2 L2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰
6、好保持静止，由 BIL=mgIER r得 REBLrmg（2）由 mgB2 L2vR0得 vmgR0B2 L2由动量定理，得mgtBILt mv其中 qBLsItR0得 t B4 L4 s m2 gR02 mgR0 B2 L2qC UCBL vCBLv（3） K 接 3 后的充电电流 IttCBLattmg-BIL=ma得 amg2 =常数2LmCB所以 ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的v22-v2=2as根据能量转化与守恒得E mgs ( 1 mv221 mv2 )22解得 ：mgsCB2 L2E2L2m cB【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速
7、度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况5 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：123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
8、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EU65Ir1A1电动机的电阻RMUIR5 1 32I12 当重物匀速上升时，电压表的示数为UEU 5.5V ，电路中电流为 I 0.5 Ar电动机两端的电压为U MEI Rr60.531 V4V故电动机的输入功率PU M I 40.52W根据能量转化和守恒定律得U M I mgvI 2 R代入解得， v1.5m /
9、s3 匀速提升重物 3m 所需要的时间 th3v2s ，1.5则消耗的电能 WEI t6 0.526J【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；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立6 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
10、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R2U CE4V ，R2R1rqU CdS 闭合后，mgR2E 8VU CR2r设带电粒子加速度为a，则qU C dmgma ，解得 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 C7 如图所示，电路中接一电动势为4V、内阻为 2 的直流电源，电阻R1、 R2 、R3、 R4 的阻值均为 4，电容器的电容为30F，电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：（ 1）电流表的读数（ 2）电容器
11、所带的电荷量（ 3）如果断开电源，通过 R2 的电荷量-5Q-5【答案】（ 1） 0.4A（ 2=2.4 10 C） 4.8 10C （ 3）2【解析】【分析】【详解】当电键 S 闭合时，电阻R1、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即电流表的读数电容器的电压等于R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键S 后，电容器通过 R 、 R2 放电，R 、 R2 相当并联后与R3 串联再求解通过R2 的电量11（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得E0.4 A电流表的读数 IrR3（2）电容器所带的电量QCU 3 CIR34.810 5 C（3）断
12、开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R1 、 R2 相当并联后与R3 串联由于各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1Q2.4 10 5 C28 如图甲所示的电路中， R1 、R2 均为定值电阻，且 R1 100 ， R2 阻值未知， R3 为滑动变阻器当其滑片 P 从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中 A、 B 两点是滑片 P 在变阻器的两个不同端点得到的计算：（ 1）定值电阻 R2 的阻值；（ 2）滑动变阻器的最大阻值；（ 3）电源的电动势和内阻【答案】（ 1） 5（ 2） 300 （ 3） 20V； 20【解析】【详解】（1）当 R3 的
13、滑片滑到最右端时，R3、 R1 均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上 B 点，故由 B 点的 U、 I 值可求出 R2 的阻值为：U B4R25I B0.8（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3 阻值最大设此时外电路总电阻为R，由图像中A 点坐标求出：U A16R80I A0.2R R1R3 +R2 R1 +R3代入数据解得滑动变阻器最大阻值R3300（3）由闭合电路欧姆定律得：EU +Ir将图像中A、B 两点的电压和电流代入得：E 16+0.2r E 4+0.8r解得E 20Vr 209 如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，管道高度为h ，上
14、、下两面是绝缘板，前后两侧M 、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B 、方向沿z 轴正方向。管道内始终充满导电液体，M 、N两导体板间液体的电阻为r，开关S 闭合前后，液体均以恒定速率v0 沿 x 轴正方向流动。忽略液体流动时与管道间的流动阻力。（ 1）开关 S 断开时，求 M 、 N 两导板间电压 U 0 ，并比较 M 、N 导体板的电势高低；（ 2）开关 S 闭合后，求：a. 通过电阻 R 的电流 I 及 M 、 N 两导体板间电压U ；b. 左右管道口之间的压强差Vp 。【答案】（ 1） U0=Bdv0， MN （ 2
15、） a UBdRv0 ； b VpB2 dv0R rh( R r )【解析】【详解】（1）该发电装置原理图等效为如图，管道中液体的流动等效为宽度为d 的导体棒切割磁感线，产生的电动势E=Bdv0则开关断开时U0=Bdv0由右手定则可知等效电源MN 内部的电流为N 到 M，则 M 点为等效正极，有MN ；（2） a由闭合电路欧姆定律U 0Bdv0IrR rR外电路两端的电压：U IRU 0 RBdRv0R rR rb设开关闭合后，管道两端压强差分别为V p ，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后管道内液体受到安培力为F 安 ，则有VphdF安F安 =BId联立可得管道两端压强差的变化为：V pB2
16、dv0h(Rr )10 光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020 年合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：E， UIR ，IRr解得：U0.45V ；(3)由焦
17、耳定律有：QI 2 RT ，解得：rQ6.075J。答： (1)该太阳能电池板的内阻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 。11 如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E50Vr1的电源和滑动变阻，内阻器 R，导轨的宽度d 0.2m ，倾角 =37质量 m 0.11kg 的细杆 ab 垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B2.2T 的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节R 使杆 ab 静止不动 sin37 =0.6，cos37=0.8， g 取 10m/s 2，求：（1）杆
18、ab 受到的最小安培力F1 和最大安培力F2；（2）滑动变阻器R 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） F10.2N ， F22.2N ；（ 2 ） 9R 109【解析】【详解】（1）由题意知：当ab 棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有F1 cos(mg cosF1 sin)mg sin代入数据解得最小安培力F10.2N 当 ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：F2 cos(mg cosF2 sin)mg sin代入数据解得最大安培力F22.2N（2）设导体棒所受安培力为F1 、 F2 时对应 R 的阻值为 R 和 R2 ，则有1F1EdBR1rF2EdBR2r代入数据解得 R1109， R2 9；则滑动变阻器R 有效电阻的取值范围为9R 10912 如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为 5 A，求：(1)提升重物消耗的功率；(2)电动机线圈的电阻【答案】 (1)450 W(2)4【解析】（ 1）重物被提升的功率（ 2）此时电路中的电流为 5A 则电源的总功率所以线圈电阻消耗的功率为由欧姆定律可得：