《高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题含解析.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解析.docx（11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
2、开电键后，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 (1)所示 ，线圈匝数n 200 匝，直径d1 40cm，电阻 r 2，线圈与阻值R6的电阻相连在线圈的中心有一个直径d 2 20cm 的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图(2)所示规律变化，试求：(保留两位有效数字)(1)通过电阻 R 的电流方向和大小；(2)电压表的示数【答案】（ 1）电流的方向为BA ；7.9A； （ 2）47V【解析】【分析】【详解】（1）由楞次定律得电流的方向为BA由法拉第电磁感应定律得E nnB S 磁场面积 S( d
3、2 ) 2 而B0.30.2T / s 1T / stt2t0.20.1根据闭合电路的欧姆定律E7.9 AIR r（ 2）电阻 R 两端的电压为 U=IR=47V3 如图所示，水平U 形光滑框架，宽度L1m ，电阻忽略不计，导体棒ab 的质量m0.2kg ，电阻 R0.5，匀强磁场的磁感应强度B0.2T ，方向垂直框架向上.现用F1N 的拉力由静止开始向右拉ab 棒，当 ab 棒的速度达到2m / s 时，求此时：1 ab 棒产生的感应电动势的大小；2 ab 棒产生的感应电流的大小和方向；3 ab 棒所受安培力的大小和方向；4 ab 棒的加速度的大小【答案】（）0.4V（） 0.8A 从 a
4、流向 b（） 0.16N 水平向左（） 4.2m / s2【解析】【分析】【详解】试题分析： （ 1）根据切割产生的感应电动势公式E=BLv，求出电动势的大小（2）由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小，由右手定则判断电流的方向.（ 3）由安培力公式求出安培力的大小，由左手定则判断出安培力的方向（4）根据牛顿第二定律求出ab 棒的加速度（1）根据导体棒切割磁感线的电动势EBLv 0.21 2V 0.4V（2）由闭合电路欧姆定律得回路电流IE0.4 A0.8 A，由右手定则可知电流方向R0.5为：从 a 流向 b（3） ab 受安培力 FBIL 0.2 0.81N0.16N ，由左手定则可知安培
5、力方向为：水平向左（4）根据牛顿第二定律有 ： FF安ma ，得 ab 杆的加速度FF安10.16m / s24.2m / s2am0.24 如图所示电路中，R14， R26， C30F ，电池的内阻r2，电动势E 12V （ 1）闭合开关 S，求稳定后通过 R1的电流（ 2）求将开关断开后流过 R1的总电荷量【答案】（ 1） 1A；（ 2） 1.810 4 C【解析】【详解】（1）闭合开关 S 电路稳定后，电容视为断路，则由图可知，R 与 R2 串联，由闭合电路的1欧姆定律有：E121AIr46 2R1 R2所以稳定后通过R1 的电流为 1A（2）闭合开关 S 后，电容器两端的电压与R2 的
6、相等，有U C16V6V将开关 S 断开后，电容器两端的电压与电源的电动势相等，有U CE12V流过 R 的总电荷量为1Q CU CCU C 30 10 612 6 C 1.8 10 4 C5 如图所示，质量m=1 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度 L=1 m 的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势 E=8 V，内阻 r=1 。电动机 M 的额定功率为 8 W，额定电压为 4 V，线圈内阻 R 为 0.2 ，此时电动机正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m
7、/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流IM 以及电动机的输出的功率P 出 ；(2)通过电源的电流I 总以及导体棒的电流I ；(3)磁感应强度B 的大小。【答案】 ( 1 ) 7.2W； ( 2) 4A； 2A； ( 3) 3T。【解析】【详解】(1) 电动机的正常工作时，有PUI M所以I MP2AU故电动机的输出功率为P出 P I M2 R 7.2W(2) 对闭合电路有UEI 总 r所以EUI总4A ；r故流过导体棒的电流为II 总I M2A(3) 因导体棒受力平衡，则F安mg sin376N由F安BIL可得磁感应强度为F安B3TIL6 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表当电阻
8、箱读数为R1 2时，电压表读数为U 4V；当电阻箱读数为R 5时，电压表读数为U 5V求：122（1）电源的电动势 E 和内阻 r（2）当电阻箱 R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm 为多少？【答案】（ 1） E=6 V r =1 （ 2）当 R=r=1 时， Pm=9 W【解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律EUIr 得：EU 1U 1r ，代入得 E 4442r ，R12EU 2U 2r ，代入得： E555r ，R2r5联立上式并代入数据解得：E=6V， r=1 （2）当电阻箱的阻值等于电源的内电阻时电源的输出功率最大，即有R=r=1 电源的输出功率最大为：PmI 2 R(
9、 E ) 2 rE262W9W ；2r4r417 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）电容器所带的电荷量（3）如果断开电源，通过R2 的电荷量-5Q-5=2.410 C【答案】（ 1） 0.4A（ 2） 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
10、R1 、 R2 放电，R1 、 R2 相当并联后与R3 串联再求解通过R2 的电量（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）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R 、 R2 相当并联后与R3 串联由于1各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q2.4 10 5 C28 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 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
11、，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定律：BILmg sin 30oma 解得：a10m/s2 （沿导轨平面向下）9 如图所示，电源电动势E15V，内阻 r
12、 0.5 ，电阻 R1 3， R2 R3 R4 8，一电荷l 0.1m 的绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中量 q 310 5C 的小球，用长的 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
13、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电场强度：UE140V/md(2)由小球的受力情况知：Eqmgtan解得：m 5.610 4 kg(3)剪断细线后，在水平方向上做匀减速直线运动l sin1at 22aEqm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 0.16m10 如图所示，三个电阻R1、R2、 R3 的阻值均等于电源内阻r，电键 S打开时，有一质量为 m，带电荷量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点现闭合电键S，这个带电小球便向平行板电容
14、器的一个极板运动，并和该板碰撞，碰撞过程小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板处设电容器两极板间距为d，求：（ 1）电源的电动势 E；（ 2）小球与极板碰撞后所带的电荷量q/ 【答案】 （1） Emgdq（ ）2q = 2q【解析】【分析】【详解】(1)当 S 打开时，电容器电压等于电源电动势E，即：U=E小球静止时满足：qUmgd由以上两式解得：E = mgdq ；(2) 闭合 S，电容器电压为 U ，则：EEEUR2rR2 R3 r3r3对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：Uq U mg q02由以上各式解得：q2q
15、11 如图所示，导轨间的距离L=0.5m B=2T ab棒的质量m=1kg，物块重G=3Nab棒与，导轨间的动摩擦因数 =0.2，电源的电动势E=10V，r=0.1 ，导轨的电阻不计，ab 棒电阻也不计，问 R 的取值范围怎样时棒处于静止状态？（g 取 10m/s 2）【答案】 1.9 R9.9 棒 于静止状 【解析】【分析】【 解】依据物体平衡条件可得，恰不右滑 有：G mg BLI1=0恰不左滑 有：G+mg BLI2=0依据 合 路欧姆定律可得：E=I1（ R1+r） E=I2（ R2+r） 立 得： R1= r=9.9 立 得： R2= r=1.9所以 R 的取 范 ：1.9 R9.9
16、答案： 1.9 R9.9 棒 于静止状 【点睛】此 是通 体在磁 中平衡 ，要抓住静摩擦力会外力的 化而 化，挖掘 界条件 行求解12 如 a 所示， 于匀 磁 中的两根足 、 阻不 的光滑平行金属 相距L01m， 平面与水平面成 37 角，下端 接阻 R 0.4 的 阻匀 磁 方向垂直于 平面向上，磁感 度 B 0.4T， 量m 0.2Kg、 阻R0.4 的金属杆放在两 上，杆与 垂直且保持良好接触，金属 之 接一理想 表 用一外力F 沿水平方向拉杆，使之由静止沿 开始下滑， 表示数U 随 t 化关系如 b所示取g10m/s 2， sin370 0.6， cos370 0.8求：金属杆在第5
17、s 末的运 速率；第 5s 末外力 F 的功率；【答案】 (1)1m/s (2)-0.8W【解析】【分析】金属杆沿金属导轨方向在三个力作用下运动，一是杆的重力在沿导轨向下方向的分力G1，二是拉力 F 在沿导轨向下方向的分力F1，三是沿导轨向上方向的安培力，金属杆在这几个力的作用下，向下做加速运动【详解】(1) 如下图所示， F1 是 F 的分力， G1 是杆的重力的分力，沿导轨向上方向的安培力未画出，由题设条件知，电压表示数U 随时间 t 均匀增加，说明金属杆做的是匀加速运动，由b 图可得金属杆在第5s 末的电压是0.2V ，设此时杆的运动速率为v ，电压为U，电流I ，由电磁感应定律和欧姆定律有EBLv因电路中只有两个相同电阻，有11UEBLv22解得v 1m/s故金属杆在第5s 末的运动速率是1m/s(2) 金属杆做的是匀加速运动，设加速度为a ，此时杆受的安培力为f，有a v =0.2m/s2tB2 L2vf BTL0.2 N2RG1 mg sin=1.2N由牛顿第二定律得G1fF1maF1G1fma0.8 N由功率公式得PF1v0.8 W因 F1 的方向与棒的运动方向相反，故在第5s 末外力 F 的功率是 -0.8W 【点睛】由电阻的电压变化情况来分析金属棒的运动情况