闭合电路欧姆定律例题.doc

(2000春季高考)A、B两地间铺有通讯电缆，长为l，它是由两条并在一起的彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：(1)B端的双线断开，在A处测出双线间电阻；(2)令A端的双线断开，在B处测出双线两端的电阻；(3)在A端的双线间加一已知电压，在B端用内阻很大的电压表测出双线间的电压试由以上测量结果确定损坏处的位置分析：设漏电处距A地为x，电缆线单位长度电阻为r则在A地测双线间电阻时，测出的是电路的总电阻，其值为(2xrR)，即在B地测双线间电阻时，测出的是的总电阻，其值为2(lx)r十R，即在A端双线间加电压，而在B端用内阻很大的电压表测双线间电压时因B端等效于断开，电缆线上无电势差，故电压表测出的是漏电处电阻R上的电压由欧姆定律可得出此电压(即)与所加电压的关系根据测量结果，并结合上述分析建立方程，便可求解本题解：设双线电缆单位长度电阻为r，漏电处电阻为R，离A端为x，则在A端测双线间电阻时，有 在B端测双线间电阻时，有 当A端双线间加电压时，由欧姆定律得，通过的电流为：故B端电压表的示数为 由解得：评注：本题涉及到物理知识在实际技术中的应用，是理论联系实际的典型问题这类问题着重考查考生灵活运用所学知识处理实际问题的能力，它体现了高考命题中理论联系实际和学以致用的指导思想今后高考中，应用性试题将成为考查的热点，应用性试题的数量也将逐年增加光敏电阻是自动化控制中经常使用的电器元件，其最大特点是，当有光照射时其阻值很小，没光照射时阻值很大。如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，物品在传送带上匀速移动，此光电计数器的基本工作原理是：（ AC ）A当有光照射R1时，信号处理系统获得较低电压B当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压C信号处理系统每获得一次高电压就记数一次D信号处理系统每获得一次低电压就记数一次电饭锅有两种状态，一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是水烧开后的保温状态。S是感温材料做成的开关，内部电路如图所示，则下列说法正确的是：（ ）6、ABDA) R2是供加热用的电阻丝；B) S接通时为加热状态，断开S为保温状态；C) 要使R2在保温时的功率为加热状态的一半，R1：R2=2：1；D) 要使R2在保温时的功率为加热状态的一半，R1：R2=。例6 (1998上海高考)某商场安装了一台倾角为30的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4 ms的恒定速率斜向上移动，电动机的最大输出功率为4.9kW不载人时，测得电动机中的电流为5A若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为_(设人的平均质量为60kg，)答案：25人分析：设电梯不载人时电动机输出功率为，通过电动机的电流为，则 设载人时，电动机输出功率为P，电梯对人做功功率为，则 设电梯可同时乘载的最多人数为n，则 由三式解得评注：本题主要考查运用能量转化的观点与方法分析解决实际问题的能力能量的转化与守恒定律，是物理学中一个极为重要的规律，用能量转化的观点与方法解题，是物理学中处理问题的一种重要方法在能量转化中，电能与机械能的转化同生产生活实际联系较为密切，同时这类问题也体现了力学和电学知识的有机联系因此，这类问题是高考的热点闭合电路欧姆定律1.一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池板与一阻值为20的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )答案：DA0.10 VB0.20 VC0.30 VD0.40 V分析：根据题意，电池板的电动势等于开路电压，即E800mV0.80V，又短路电流内电阻当电池板与阻值R20的电阻器相连时，根据欧姆定律，回路电流路端电压为UIR0.0220V0.40 V评注：太阳能电池板，是把太阳能直接转换成电能的供电设备，它在国防建设、科学研究、航空航天等现代科技方面有着广泛的应用本题体现了物理知识与现代科技知识的联系在高考试题中，加强与现代科技知识的联系，是今后高考命题的一个新特点2.如图所示的电路中，当K闭合时，电压表和电流表（均为理想电表）的示数各为1.6V和0.4A，当K断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势。 答案：2V 解析：当K闭合时，R1、R2并联接入电路 当K断开时，只有R1接入电路，外电阻变大，干路电流减小，路端电压增大 由U=EIr有 说明：此题利用UI图线如图所示求解更简便，该图线的斜率： 3.如图5所示为某电源的伏安特性曲线，则下列结论正确的是 ( ) ACA.电源的电动势为6.0V B.电源的内阻为12 C.电流为0.2A时的外电阻为28.4D.电源的短路电流为0.5A 练习：电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内电阻分别为r1和r2若用甲、乙电池分别向某个电阻R供电，则在这个电阻上所消耗的电功率相同若用甲、乙电池分别向某个电阻R供电，则在R上消耗的电功率分别为P1和P2，已知E1E2，RR，则Ar1r2 Br1r2CP1P2 DP1P2【解析】 将一电动势为E、内电阻为r的电源与一阻值为R的电阻组成一闭合回路，路端电压U和干路电流I的关系为 UEIr在UI直角坐标系中作UI图线， 则该图线为一条在纵轴上截距为E、斜率为r的直线这条线可被称为电源的伏安特性曲线如果再在此坐标系中作出外电阻R的伏安特性曲线为过原点的直线，斜率为R，则两条线的交点就表示了该闭合电路所工作的状态此交点的横、纵坐标的乘积即为外电阻所消耗的功率依题意作电池甲和乙及电阻R的伏安特性曲线由于两电池分别接R时，R消耗的电功率相等，故这三条线必相交于一点，如图1027所示，由于12，所以r1r2作R的伏安特性曲线，由图可知：当甲电池接R时，P1U1I1；当乙电池接R时，P2U2I2由于U1U2，I1I2，所以，P1P2选A、C【说明】 本题为有关全电路电阻、功率关系的半定量问题，采用图线方法求解为较简洁的思路把电源和外电阻的伏安特性曲线合在一个坐标轴上比较，给运算带来方便【设计意图】 （1）通过本例说明电源的UI图象和电阻的UI图象的含义；（2）说明利用图象分析问题的方法4.直流电源的电动势是E，内电阻为r，用它给直流电动机供电使之工作。电动机的线圈电阻是R，电动机两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I，导线电阻不计，若经过时间t，则（BD） A电流在整个电路中做的功是I2(R+r)t B电流在整个电路中做的功是(U+Ir)It C电动机输出的机械能为(E-Ir)It D电动机输出的机械能为E-I(R+r)It5.如图所示，直线OAC为某一直流电源总功率P随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部功率Pr随电流变化的图线。若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及对应的外电阻是：（ ）AA. 2W、0.5； B. 4W、2； C. 2W、1； D. 4W、2。分析：电源总功率P=IE，内部热功率，两图线交于C点，表明电源总功率与内部热功率相等，意味着电源短路。可得。因AB段对应的电流I=2A，此时电源总功率为，内部热功率，AB段即为电源输出功率，而，所以外阻。A选项正确。推论1：电源输出功率最大的条件是外阻等于内阻，即Rr时，有推论2：同一电源输出功率相同时，内阻与外阻的关系7.如图电路中，电源电动势=3V，内阻r=0.5，电阻R1=1.5，变阻器的最大阻值为10欧，则（1）变阻器阻值调至R= 时，变阻器R消耗的电功率最大，消耗的最大电功率为 （2；1.125）（2）变阻器阻值调至R= 时，定值电阻R1消耗的功率最大，消耗的最大电功率为 （0；3.375） rR1R28.如图所示电路，R1为变阻器，R2为定值电阻，r为电源内阻，且rR2。若R1上的电功率为P1，R2上的电功率为P2。以下叙述中正确的是 8、A B D （ ）(A) 要使P1与P2的和最大，必须使R1=rR2。(B) 要使P1最大，必须使R1= R2+r。 (C) 要使P2最大，必须使R2= R1+r。 (D)（P1+ P2）的最大值，由和r决定。9.有4个电源,电动势均为8V,内阻分别为2欧,3欧,5欧,8欧,这四个电源现在分别对一个R=5欧的定值电阻供电,则应该选择内阻为 欧的电源才能在R上获得最大的功率？ 2欧6.在图所示电路中，直流发电机E250 V，r3 ，R1R21 ，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200 V，额定功率为1000 W，其他电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化问：（1）当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作? （2）当接通几只电热器时，发电机输出功率最大?（3）当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快?（4）当接通几只电热器时，电阻R1、R2上消耗的功率最大?（5）当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大?【解析】 不计用电器电阻随温度的变化，则每只电热器的电阻R00 ，每只电热器的额定电流I0A5 A（1）要使用电器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200 V，因此干路电流IA10 A而每只电热器额定电流为5 A，则电热器的只数n12（2）要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，由此可得电热器总电阻为Rr（R1R2）3（11） 1 故有 n240（3）要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组得到的电功率最大有的同学错误地认为电热器接得越多，总功率越大这是没有考虑到外电阻的变化会影响电源输出功率的变化这里，要注意到A、B两点间得到最大功率的条件，相当于把R1、R2视为等效（电源）内电阻，要使电热器的总功率最大，必须使其总电阻为RR1R2r （113） 5 所以n38（4）要使R1、R2上消耗功率最大，必须使通过它们的电流为最大，由此电路中总电阻必须最小即当50只电热器全接通时，可满足要求所以n450（5）要使实际使用的每只电热器中电流最大，则在保证UAB不超过200 V的前提下使其值尽量地大由第（1）问的讨论可知，n12时UAB200 V，若n51，看似通过它的电流达到最大，但实际情况是：电热器被烧坏而无法工作因此仍要取n52 【说明】 在涉及到用电器、电机等有关功率的计算时，一定要注意它们的额定值，否则可能会得出一些没有实际意义的数据【设计意图】 通过本例说明电源输出功率最大的条件及电阻消耗功率最大的条件 10. 在如图所示电路中，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时（ ） A. 电压表示数变大，电流表示数变小 B. 电压表示数变小，电流表示数变大 C. 电压表示数变大，电流表示数变大 D. 电压表示数变小，电流表示数变小 解析：当滑动头P向上滑动时，变阻器R3的阻值减小，从而闭合回路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知干路电流变大，路端电压减小，电压表示数减小；由于R2两端的电压即为路端电压，由部分电路欧姆定律可知，通过R2的电流减小，而干路电流是增大的，所以通过R3的电流是增大的，电流表示数变大。选项B正确。 答案：B 说明：在讨论电路中电阻发生变化后引起电流、电压发生变化的问题时，要善于把部分电路和全电路结合起来，注意思考的逻辑顺序，使得出的每一个结论都有依据，这样才能用助于培养严密的推理能力，作出科学的判断。(1995全国高考)如图所示电路中，电键S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮一油滴P，断开哪一个电键后P会向下运动AS1 BS2 CS3 DS4【解析】 先弄清试题涉及的知识及知识间的内在联系电键S1、S2、S3、S4均闭合，带电油滴在电场中处于平衡状态，即重力与向上的电场力平衡则有qEmg；式中电容器极板间匀强电场的场强E，电路中与电容器串联的R1与R2的并联电阻并无电流通过，仅起“导线”作用，故电容器极板间电压U即是R3的两端电压题中要求断开某一电键后，油滴向下运动，就是要降低两极板间电压当断开S1后，电阻R2仍使电容器极板保持原来的连接，即极板间电压不变，油滴仍静止当断开S2后，电容器两极板间电压升至电源电动势，油滴电场力Fmg，油滴会向上运动当断开S3后，切断电源，电容器通过电阻R1、R2、R3放电，极板电压降低，最后降为零，油滴受重力将向下运动当断开S4后，电容器所充电量不变，两极板间电压U不变，油滴仍保持静止，故本题正确答案选C评注：本题着重考查电路、电容、物体平衡条件等知识之间的有机联系，以及结合运用上述知识分析解决实际问题的能力解答这类问题的关键是应用电路的有关规律分析出开关通断使电路结构发生变化时，对电容器带电量或两板间电压的影响，然后根据场强与电势差的关系分析两板间场强的变化，最后由质点受力情况及平衡条件，分析质点的运动情况电路与电容相联系的问题，是历年来高考的热点(1998全国高考)图14-16所示的两种电路中，电源相同，各电阻器阻值相等，各电流表的内阻值相等，且不可忽略不计电流表读出的电流值分别为下列关系式中正确的是( )A B CD分析：本题若直接设上有关物理量(E、r、R)，并用公式加以推导，得出的表达式，然后分析和比较各电流大小之间的关系，并对选项作出判断，是十分繁琐的若只进行定性讨论，又难以对所有选项都作出正确判断，故求解本题首先应选择一种恰当的解题方法为此，必须搞清题中的有关因素和无关因素，然后排除无关因素的干扰，再加以分析与比较并作出正确的判断本题中，电源是否有内阻，原题未作说明，这意味着有无内阻不影响我们对答案的选择，故可设r0各电流表内阻相等，各电阻器电阻也相等，但对？与R是否相等，也未加限定，这同样意味着与R相等与否，也不影响对答案的选择，故可设