高中物理部分电路欧姆定律练习题及答案

1、高中物理部分电路欧姆定律练习题及答案一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.如图中所示B为电源，电动势E=27V,内阻不计。固定电阻/?i=500Q,&为光敏电阻。C为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长/i=8.0 xl0-2m,两极板的间距d=l.OxlO-2moS为屏，与极板垂直，到极板的距离/2=0.16moP为一圆盘，由形状相同、透光率不同的三个扇形a、b和c构成，它可绕朋/轴转动。当细光束通过扇形a、b、c照射光敏电阻&时，&的阻值分别为10000、2000Q.4500Qo有一细电子束沿图中虚线以速度vo=8.OxlO6m/s连续不断地射入C。已知电子电量e=1.6xlO19

2、C,电子质Mn?=9xl0-31kgo忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。假设照在/?2上的光强发生变化时Ri阻值立即有相应的改变。（1）设圆盘不转动，细光束通过b照射到缶上，求平行板电容器两端电压5（计算结呆保留二位有效数字）。（2）设圆盘不转动，细光束通过b照射到/?2上，求电子到达屏S上时，它离O点的距离*（计算结果保留二位有效数字）。（3）转盘按图中箭头方向匀速转动，每3秒转一圈。取光束照在a、b分界处时=0,试在图中给出的坐标纸上，画出电子到达屏S上时，它离O点的距离y随时间r的变化图线（06s间）。要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值。（不要求写出计算过程，只

3、按画出的图线就给分）【答案】(1)5.4V(2)【答案】(1)5.4V(2)2.4xl02ma【解析】a【解析】【分析】由题意可知综合考查闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律和类平抛运动，根据欧姆定律、类平抛运动及运动学公式计算可得。【详解】解：(1)设电容器C两极板间的电压为口，Ui=K+凡27x500Ui=K+凡27x500500+2000V=54V设电场强度人小为&电子在极板间穿行时加速度人小为4穿过C的时间为偏转的距离为儿根据牛顿第二定律得：eEeUa=mrnd电子做类平抛运动，则有：厶=1皿yQ=at292联立得：E片If2/nv;&+&d1当光束穿过b时,心=2000Q,代入数据解得:y

4、o=4.8X10-3m由此可见,Vi=8X10%由此可见，y?d,电子不能通过电容器C。当光束穿过C时，/?z=4500Q同理可求得:)1.2xl02m【点睛】根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小，从而得出乩两端的电势差，即电容器两极板间的电势差。根据电容器两端间的电势差求出电场强度的人小，根据类平抛运动的规律求出离开偏转电场的竖直距离，离开电场后做匀速直线运动，结合竖直方向上的分速度，根据等时性求出匀速直线运动的竖直距离，从而得出电子到达光屏离0点的距离。2.在如图甲所示电路中，己知电源的电动势E二6V、内阻r=lQ,4.B两个定值电阻的阻值分别为Ra=2Q和呛二1Q,小灯泡的U-/图线如图乙

5、所示，求小灯泡的实际电功率和电源的总功率分别为多少？【答案】0.75W（0.70W-0.80W均算正确）;10.5W（10.1W-10.9W均算正确）【解析】【详解】设小灯泡两端电压为S电流为人由闭合电路欧姆定律有E=U+（l+旳）（Ra+r）代入数据有1.5-0.75/作电压与电流的关系图线，如图所示:交点所对应的电压U二0.75V（0.73V0.77V均算正确）电流/二1A（0.96A1.04A均算正确）则灯泡的实际功率P=UI=0.75W（0.70W0.80W均算正确）U电源的总功率P&=E（+Rb）=10.5W（10.1W10.9W均算正确）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不

6、同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质.一段横截面积为S、长为/的金属电阻丝，单位体枳内有n个自由电子，每一个电子电量为e.该电阻丝通有恒定电流时，两端的电势差为U,假设自由电子定向移动的速率均为V.（1）求导线中的电流I；（2）所谓电流做功，实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功.为了求解在时间t内电流做功W为多少，小红记得老师上课讲过，W二Ult,但是不记得老师是怎样得出W二Ult这个公式的，既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，那么应该先求出导线中的恒定电场的场强，即E二#,设导体中全部电荷为q后，再求出电场力做的功W=qEvt=qjVt,将

7、q代换之后，小红没有得出W=Ult的结果.请帮助小红补充完善这个问题中电流做功的求解过程.为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其人小为单位时间内通过单位面积的电量.若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为。，试证明：片=jp.（3）由于恒定电场的作用，导体内自由电子会发生定向移动，但定向移动的速率远小于自由电子热运动的速率，而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化.金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞.假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为to（这个时间由自由电子热

8、运动决定，为一确定值），碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞时间不计.请根据以上内容，推导证明金属电阻丝的电阻率与金属丝两端的电压无关.2m【答案】(1)I=neSv(2)见解析(3)电阻率P=-为定值，与电压无关.【解析】4D假设在ts内，通过导线横截面的总电量为q,贝IJ：q=vne其中ts内，通过横截面所以电子所占体积V=Svt所以q=Svnet根据电流的定义，得：I=y=neSva.如图所示，根据电场强度和电势差的关系，E=-=-Ivt所以在ts内，恒定电场对自由电荷的静电力做功W=qEl=qEvt=q-vt=qUvt其中q=It,带入上式得W=IUtb根据题意，单位时间内，通过

9、单位面枳的电荷量，称为电流密度根据电阻定律：R=p-S又因为/=W丄所以：U_IR_7P_qT=T=r=p=Jp(3)自由电子连续两次与同一个不动粒子碰撞的时间间隔为t。，碰后电子立刻停止运动.根据动量定理由e-tQ=mv-0，得v=y-Iml0+vUet电子定向移动的平均速率为V=-结合题图可知待测磁场的磁感应强度结合题图可知待测磁场的磁感应强度B=T.根据电流得微观表达式一册皿劈=瞬U2m1根据欧姆定律r=t=nAS*门SmlS2m根据电阻定律可知p=了=TIneStQInet0故影响电阻率的因素为:单位体枳的自由电子数目n,电子在恒定电场中由静止加速的平均速发to.材料的电阻随磁场的增强

10、而增人的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度.如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线，其中弘、&分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值弘请按要求完成下列实验.囹2图囹2图3设计一个町以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度人小约为0.61.0T,不考虑磁场对电路其他部分的影响).要求误差较小.提供的器材如下：A磁敏电阻，无磁场时阻值Ro=150Q滑动变阻器/?,总电阻约为20Q电流表A,量程2.5mA,内阻约30Q电压表V,量程3V,内阻

11、约3kQ直流电源E,电动势3V,内阻不计开关S,导线若干(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如卜表：123456U(V)0.000.450.911.501.792.71/(mA)0.000.300.601.001.201.80根据上表可求出磁敏电阻的测量值Rb=0.（3）试结合题图简要回答，磁感应强度B在0-0.2T和0.41.0T范怜|内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？（4）某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻一磁感应强度特性曲线（关于纵轴对称），由图线可以得到什么结论？【答案】（1）见解析图（2）1500：0.90（3）在00.2T范围内，磁敏电阻

12、的阻值随磁感应强度非线性变化（或不均匀变化）；在有一个表头，其满偏电流/g=lmA,内阻/?g=500Q.求：（1）如何将该表头改装成量程U=3V的电压表？（2）如何将该表头改装成屋程/=0.6A的电流表？【答案】（1）与表头串联一个2500Q的分压电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。（2）与表头并联一个0.83Q的分流电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。【解析】【详解】（1）电压表满偏时，由欧姆定律公式可知：U=/g（/?+&）解得：/?=2500Q即与表头串联一个2500Q的分压电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。（2）电流表满偏时，由欧姆定律公式可知：/g/?g=

13、（/-/g）r解得：/?=0.83Q即与表头并联一个0.83Q的分流电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。如图所示，R!=2Q,R2=3Q,滑动变阻器最大值心二5Q,则当滑动触头从a滑到b的过程中，电流表示数的最小值为多少？【答案】2A【解析】【分析】【详解】设触头上部分电阻为xQ,则下部分为(5-x)Q，总电阻尺_(2+x)(8-x)_(2+x)(8-x)2+%+8-xW5x5由数学知识可知当2+x=8-x时，即x=3Q时，R最人，此时Rmax=0=2.50安培表的示数最小I丽=【点睛】外电路的总电阻与局部电路电阻的变化是一致的，当局部电阻增人时，总电阻也增人，本题就根据这个特点进行分

14、析.用一个标有额定电压为12V的灯泡做实验，测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图线如图所示，求：设灯丝电阻与绝对温度成正比，室温为300K,求正常发光条件卞灯丝的温度。将一定值电阻与灯泡串联后接到20V电压上，要使灯泡能正常发光，串联的电阻为【答案】(1)2400K(2)5.33Q【解析】【详解】设灯泡的电阻为R=kT,当电压为0时有，温度为室温7；=300Kr严ki=g当灯泡为额定功率时，为度为人，电阻为R2=kT2=8Q联立解得T2=2400K灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为/=-=1.5AR、.20-12Q=5,33Q1.5故电阻的阻值为故电阻的阻值为8.如图所示，电源内阻r=0.4Q,

15、R、=R严R产R,=4G,当电键K闭合时，电流表与电压表读数分别为2A,2V,试求：电源电动势E；(2)电键K断开时，电压表读数为多少？3.96V3.96V(K断开)因为(K断开)因为f/三=2V,所以有:电源的外电压：电源电动势为：(2)电键K断开时，则有:【详解】等效电路图(K闭合/i=/2=0.5A/3=1.5A1=254U=I、R,=6VE=”+力=6+25xO4V=7V根据闭合电路欧姆定律有:则电压表的示数：t/=Z/?,=3.96V9.如图所示电路中，三只相同的小灯泡规格都是6V1A”，电源电压为12V,电阻R的阻值为6G.假设小灯泡电阻不变，S闭合后，求：（1）S,、5均断开时，

16、小灯泡厶两端的电压；（2）二闭合，S3断开时，通过小灯泡厶的电流；（3）S,、S3均闭合时，小灯泡厶的功率。【答案】(1)6V(2)0.67A(3)1.5W【解析】【详解】（1）【解析】【详解】（1）小灯泡的电阻：电路中的电流：小灯泡厶两端的电压：（2）二个小灯泡的总电阻:电路的总电流：小灯泡厶的电流：R占=-=6Q；1ru12,I=1Ar+rl6+66&=3Q；L22rU124I=Ar+rl6+33u=叽=6、Ir=-I=ix-=-A0.67A（3）三个小灯泡的总电阻:（3）三个小灯泡的总电阻:电路的总电流:1R+Rl小灯泡厶的电流:小灯泡厶的电功率:4z4x1-5=0-5Aj小灯泡厶的电功

17、率:&=/盒尽=052x6=1.5W10.如图所示，滑动变阻器的总电阻R=1000Q,A、3两端电压U=100V,调节滑片P使其下部电阻/?i=400Q.（1）空载时，C、D两端电压多人？（2）在C、D间接入一个/?o=4OOQ的电阻，C、D两端的电压多人？【答案】（1）40V（2）25V【解析】【分析】【详解】（1）空载时CD两端电压，即为&两端的电压；则为:F嵌X牆wow（2）由图可知心与&并联后，再与&串联，则总电阻=600+400 x400400+400=600+400 x400400+400=800Q.由欧姆定律町得：则CD两端的电压=x200=25V800=x200=25V8001

18、1.如图所示，是有两个量程的电流表的电路.当使用a、b两个端点时，量程为IEA,当使用a、c两个端点时，量程为l2=0.1A,.已知表头的内阻股为100Q满偏电流I为2mA,求电阻Ri、R2的值.TOC o 1-5 h ztI*IIg咫oabc1Ao.lk【答案】电阻Ri、R2的值分别为0.2Q和1.84Q【解析】试题分析：接a、b时为G表头与R2串联成一支路，该支路再与Ri并联，作为电流表，由电路得出量程的表达式.接a、c时为&与R2串联后与G表头并联成一电流表，由电路得出量程的表达式由两个表达式求得R】与R2的值.解：接纸b时，&起分流作用为一支路，G与R2串联为一支路，此时量程为I讦1A

19、,而电流表的量程为当G表头达到满偏时通过两个支路的总电流，即为同理，接a、c时，R1+R2为一支路起分流作用，G为一支路，此时量程为l2=0.1A由式构成一方程组，只有心与R2为未知量，代入数据求得:R讦0.2Q,R2=1.84Q答：电阻R“R2的值分别为0.2Q和1.84QI1Ii赵R2Sb【点评】本题考查电流表的改装原理，要明确改装原理，会分析串并联电路的规律，能根据并联电阻的分流作用求解量程的表达式12一个允许通过最人电流为2A的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路.滑动变阻器最人阻值为&二22Q,电源路端电压U随外电阻R变化的规律如图乙所示，图中U=12V的直线为图线的渐近线，试