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1、高考物理闭合电路的欧姆定律提高训练及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示的电路中，电源电动势E 12 V，内阻 r 0.5 ，电动机的电阻R0 1.0，电阻 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
2、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 =91.7%P释2 如图所示，金属导轨平面动摩擦因数0.2，与水平方向成 37角，其一端接有电动势 E 4.5V，内阻 r 0.5 的直流电源。现把一质量m 0.1kg 的导体棒ab 放在导轨上，导体棒与导轨接触的两点间距离L 2m，电阻 R 2.5 ，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B 0.5T，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin37 0.6， cos370.8，
3、 g 10m/s 2（不考虑电磁感应影响），求：(1)通过导体棒中电流大小和导体棒所受安培力大小；(2)导体棒加速度大小和方向。【答案】 (1) 1.5A， 1.5N；(2)2.6m/s 2，方向沿导轨平面向上【解析】【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得EI1.5ARr根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为FBIL1.5N(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有BIL cos mgsin fmafFNcosBILsinmg联立可得a2.6m/s 2方向沿导轨平面向上3 有一个 100 匝的线圈，在0.2s 内穿过它的磁通量从0.04Wb 增加到 0.14Wb ，求线圈中的感应电动势为多大？
4、如果线圈的电阻是10，把它跟一个电阻是990 的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？【答案】 50V， 0.05A【解析】【详解】已知 n=100 匝， t=0.2s， =0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb ，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势E n100 0.1 V=50Vt0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流E50IA=0.05ARr109904 利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为 0.20A 和 2.90V改变滑片的位置后，两表的示数分别为 0.40A 和 2.80V这个电源的电动势和内电
5、阻各是多大？【答案】 E=3.00V， r=0.50 【解析】【分析】【详解】根据全电路欧姆定律可得：；，联立解得：E=3.00V， r=0.505 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R3 的阻值调到 35接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数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 （
6、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.6 如图所示，电源的电动势为10 V，内阻为1 ，R1=32，C=30F求：， R =6（ 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，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
7、当于开关断开，根据全电路欧姆定律得：E10I3A 1AR1 R2 r6 1（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：2-5-4Q=C（E-U ） =3 10（10-6） C=1.2 10C7 如图所示的电路中，电阻 R1=9，R2=15 ， R3=30 ，电源内电阻 r=1，闭合开关 S，理想电流表的示数 I2=0.4A求：（ 1）电阻 R3 两端的电压 U3；（ 2）流过电阻 R1 的电流 I1 的大小；（ 3）电源的总功率 P【答案】（ 1） 6.
8、0V（ 2） 0.6A（3） 7.2W【解析】【详解】（1）电阻 R3 两端有电压为U 3I 2 R20.4156.0 （ V）（2）通过电阻R3 的电流大小：U 3I 30.2 AR3流过电阻 R1 的电流大小为：I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A（3）电源的电动势为：EI1rI 1R1U 30.610.69612 V电源的总功率为P=I1E=7.2W或 PI12 rR1R2 / / R3=7.2W,E=10V,r=1,R1=3。电键 S 断开时 ,定值电阻28 如图所示 电源电动势内阻定值电阻R 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 1.25
9、A。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PI2R11解得I1A（2）由闭合电路的欧姆定律EIR1R并R并R2 R3R2R3解得R 3129 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表，当电阻箱读数为R1 2时，电压表读数为U1 4V；当电阻箱读数为R2 5时，电压表读数为U2 5V求：电源的电动势E和内阻r【答案】 6V；1【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为R2时E U 1U 1 r1R1当电阻箱读数为R25时
10、， E U 2U 2 rR2联立上两式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V10 如图所示，电源电动势E=50Vr=1 R1=3 R2=6d=0.2m的两平行金，内阻，间距属板 M、 N 水平放置，闭合开关S，板间电场视为匀强电场板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆 AB，有一个穿过细杆的带电小球p，质量为 m=0.01kg、带电量大小为q=1 10-3C（可视为点电荷，不影响电场的分布）现调节滑动变阻器R，使小球恰能静止在 A 处；然后再闭合 K，待电场重新稳定后释放小球p取重力加速度g=10m/s2 求：（ 1）小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压；（
11、2）小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值；（ 3）小球 p 到达杆的中点 O 时的速度【答案】 (1 )U=20V (2)Rx=8 (3)v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】(1)小球带负电 ；恰能静止应满足： mgEqU qdmgd0.01100.2U1103V 20Vq(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，由电路电压关系:EURx R2 rR2代入数据求得Rx=8(3)闭合电键 K 后，设电场稳定时的电压为U，由电路电压关系 :E U RxR12 r R12代入数据求得100U=V11由动能定理 : mg d1U q1 mv2222代入数据求得v=1.05m/s【点睛
12、】本题为电路与电场结合的题目，要求学生能正确掌握电容器的规律及电路的相关知识，能明确极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压11 一电源的电动势为6V、外接电阻R13.0 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 63R 1 R 2根据闭
13、合电路欧姆定律有：I E = 6 =2.0A R并 r 2 112 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电阻 R1=2.5 ， R2=3，当电阻箱 Rx 调到 3时，理想电流表的示数为 2 A求：(1)电源的内电阻？(2)调节电阻箱，使电流表的示数为1.6A 时，电阻R2 消耗的电功率？【答案】 (1) r = 1 (2)P2=6.45W【解析】【分析】可先求出总电阻，应用闭合电路欧姆定律，求出总电流后，即为电流表的读数，当电流表示数为1.6A 时由闭合电路欧姆定律可求出路端电压，再减去R1 两端的电压即为R2 的电压，应用功率公式计算即可。解： (1) R2和 Rx 并联电阻阻值为R并R2 Rx1.5 ，R2 +Rx电路外电阻电阻为RR并R14由闭合电路欧姆定律有EI (Rr )ER1得出 rI(2)电流表示数为 1.6A，电源内阻分压为U 内 =Ir1.6V电压为 U 1IR14VR2 两端电压为 UEU 1U内 =4.4V所以 R2 功率 P2U 24.42W6.5WR3