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1、高考物理闭合电路的欧姆定律技巧阅读训练策略及练习题 ( 含答案 ) 及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示的电路中，当开关S 接 a 点时，标有 “5V，2.5W”的小灯泡正常发光，当开关S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=2.2 平行导轨P、 Q 相距 l 1 m，导轨左
2、端接有如图所示的电路其中水平放置的平行板电容器两极板 M 、N 相距 d 10 mm ，定值电阻 R1 23r R 12，R 2 ，金属棒 ab 的电阻2，其他电阻不计磁感应强度B0.5 T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m 110 14kg，电荷量 q1 14210 C 的微粒恰好静止不动取g 10 m/s ，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好且速度保持恒定试求：(1)匀强磁场的方向和MN 两点间的电势差(2)ab 两端的路端电压；EBLv(3)金属棒 ab 运动的速度【答案】 (1) 竖直向下； 0.1 V(2)0.4 V. (
3、3) 1 m/s.【解析】【详解】（1）负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故 M 板带正电 ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab 棒等效于电源，感应电流方向由 ba，其 a 端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mgEq又 EU MNdmgd所以 UMN 0.1 Vq（2）由欧姆定律得通过R3 的电流为 IU MN 0.05 AR3则 ab 棒两端的电压为 Uab UMN I0.5R1 0.4 V.（3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势由闭合电路欧姆定律得 E Uab I
4、r 0.5 V联立解得v1 m/ s.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q U BA mgmad液滴在电场中做类平抛运动，有L v0td1 at 222联立解得 E2md 2v022mgdqL2q【点睛
5、】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，电路中电阻R 10 ，电源的内电阻 r2 ，灯泡L上标有“3V 0.25A ”的字样，闭合开关S，灯泡正常发光求：（ 1）灯泡的功率；（ 2）电源的电动势；（ 3）电源的总功率；【答案】 (1)0.75W(2) 6V(3)1.5W【解析】【详解】（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为U=3V，电流为 I=0.25A所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W（2）由闭合电路欧姆定律得：电源的电动势E=U+I（ R+r） =3+0.25（ 10+2） =6V（3）电源的总功率
6、：P=IE=0.25 6W=0.5W.5 如图所示，在A 、 B两点间接一电动势为 4V ，内电阻为 1 的直流电源，电阻R 、 R2 、 R3 的阻值均为4 ，电容器的电容为 30 F ，电流表内阻不计，当电键S 闭合1时，求：（ 1）电流表的读数（ 2 ）电容器所带的电量（ 3）断开电键 S 后，通过 R2 的电量【答案】（ 1） 0.8A ；（ 2） 9.6 10 5 C ；（ 3）4.810 5C【解析】试题分析：当电键 S 闭合时，电阻R 、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即1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，
7、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11量（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得：E40.8A电流表的读数 Ir 4AR31（2）电容器所带的电量QCU 3CIR33010 60.8 4C 9.6 10 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 Q4.810 5 C26 如图所示 ，电源电动势E27 V，内阻 r 2 ， 固定电阻 R2 4 ， R1 为光敏电阻 C 为平行板电容器 ，其电容 C 3pF，虚线到两极
8、板距离相等，极板长L 0.2 m，间距 2a、 b 构成 ，它可绕 AA轴d 1.0 10 mP 为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形转动当细光束通过扇形a、 b 照射光敏电阻 R1 时， R1 的阻值分别为 12 、 3 有.带电量v0 10 m/s 连续射入 C 的电场中假设照在 R1为 q 1.0 104 C 微粒沿图中虚线以速度上的光强发生变化时 R1阻值立即有相应的改变重力加速度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过a 照射到R1 上时 ，电容器所带的电量；(2)细光束通过a 照射到R1 上时 ，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到R1 上时带电微粒能否从C
9、的电场中射出【答案】 （1） Q1.81011 C （ 2）带电粒子能从C 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束通过 a 照射到 R1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡细光束通过 b 照射到 R1 上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从 C 的电场中射出【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得IE27R2 r1.5AR112 4 2又电容器板间电压U CU 2IR2 ，得 UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得 Q 1.810 11C（2）细光
10、束通过U Ca 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mg qd解得 m 0.6 10 2 kg细光束通过 b 照射时，同理可得 U C12V由牛顿第二定律，得 q U Cmg ma 解得 a10m/s2d微粒做类平抛运动，得y1 at 2 ， tlv02解得 y 0.2 102 md ， 所以带电粒子能从C 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用7 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，管道高度为h ，上、下两面是绝缘板，前后两侧M 、N
11、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） a UBdRv0B2 dv0；
12、 b VpR 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：2V pB dv08 电路如图所示,电源电动势E28
13、V ,内阻 r =2 ,电阻R1 12 , R2R4 4 , R38,C 为平行板电容器,其电容C=3.0PF,虚线到两极板间距离相等 ,极板长 L=0.20m ,两极板的间距d1.010 2 m（1）若开关 S 处于断开状态 ,则当其闭合后 ,求流过 R4 的总电荷量为多少 ?（2）若开关 S 断开时 ,有一带电微粒沿虚线方向以v02.0m / s 的初速度射入 C 的电场中 ,:,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电刚好沿虚线匀速运动 问 当开关 S 闭合后场中 ,能否从 C 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】（ 1） 6.0 1012 C ；（ 2）不能从 C
14、 的电场中射出 .【解析】【详解】（1）开关 S 断开时 ,电阻 R3 两端的电压为U 3R3E16VR3rR2开关 S 闭合后 ,外电阻为R1R2R36RR2R3R1路端电压为UR21V .REr此时电阻 R3 两端电压为U 3R2R3U14VR3则流过 R4 的总电荷量为QCU 3CU 36.010 12 C（2）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 S 断开时有qU 3mgd当开关 S 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则mgqUd3 ma设带电微粒能从C 的电场中射出 ,则水平方向运动时间为:Ltv0竖直方向的位移为:y 1 at 22由以上各式求得13dy6.2510m故带电微粒
15、不能从C 的电场中射出 .9 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10 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
16、；(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：11 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） 0.2
17、5V；（ 2） 0.125J；（ 3） 1.25 t 0.1 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E0.25Vt（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 =B
18、IL(0.1t) 2.5 0.5N1.25(t0.1)N12 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