高中物理闭合电路的欧姆定律试题经典

高中物理闭合电路的欧姆定律试题经典一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律如图所示的电路中,电源电动势F=12V,内阻r=0.5Q,电动机的电阻Ro=l.OQ,电阻&=2.00。电动机正常工作时，电压表的示数5=4.0V,求：⑴流过电动机的电流；电动机输出的机械功率；电源的工作效率。【答案】(1)2A：(2)14W；(3)91.7%【解析】【分析】【详解】电动机正常工作时，总电流为电动机两端的电压为L/=E-/r-L/1=(12-2x0.5-4.0)V=7V电动机消耗的电功率为p电=u/=7x2W=14W电动机的热功率为ptt=/2/?0=22xlW=4W电动机输出的机械功率电源释放的电功率为p„=F/=12x2W=24W有用功率P勺=W+/'&=22W电源的工作效率〃=隹=91.7%%如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L,导轨的两端分别与电源(串有一滑动变阻器R)、定值电阻、电容器(原来不带电)和开关K相连.整个空间充

满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的人小为B.—质量为m,电阻不计的金属棒ab横跨在导轨上.己知电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R0,不计导轨的电阻.（1）当K接1时，金属棒ab在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R为多人？（2）当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，则此稳定速度的人小为多大？下落s的过程中所需的时间为多少？（3）ab达到稳定速度后，将开关K突然接到3,试通过推导，说明ab作何种性质的运动？求ab再下落距离s时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没〃7g【解析】BTs+〃7g【解析】BTs+讥代（3）匀加速直线运动〃曲匚竽in+cB'L【详解】（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止,由BIL=mgR+rR+rEBLz$BTv(2)由mg=——-“02嚨由动量定理，得mgt-BTLt=mv其中q=Tt=^得1〃祇牡(3)K接3后的充电电流I=^L=^-=^^-=CBL—=CBLa△f△/△/△/mg-BIL=ma

所以ab棒的运动性质是“匀加速直线运动〃，电流是恒定的.V22-v2=2as根据能量转化与守恒得込昨-（尹二加）解得:\E/gsCB匸【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况.3.如图所示，电源的电动势E=110V,电阻坨=210,电动机绕组的电阻尺=0.5G,开关5始终闭合.当开关S,断开时，电阻&的电功率是525W：当开关二闭合时，电阻&的电功率是336W,求：（1）电源的内电阻几（2）开关亠闭合时电动机的效率。【答案】（1）1Q（2）86.9%。【解析】【详解】（1）S1断开时D消耗的功率为£=525w,则代入数据得r=lQ（2）S三闭合时&两端的电压为S消耗的功率为A=336w,则解得O84V由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir代入数据得"26A

设流过&的电流为人，流过电动机的电流为厶，则厶+厶"又厶+厶"解得/z=22A则电动机的输入功率为代入数据解得心=1848wPTR电动机内阻消耗的功率为PTR代入数据解得«=242wP，P，=Pyi-PR=1606W所以开关二闭合时电动机的效率；7=-Lx100%=86.9%&4.一电瓶车的电源电动势E=48V,内阻不计，其电动机线圈电阻R=3Q,当它以v=4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力/=48No除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：⑴该电动机的输出功率；(2)电动机消耗的总功率。【答案】(1)192W,(2)384W<>【解析】【详解】电瓶车匀速运动，牵引力为：F=f=48N电动机的输出功率为：/>h=Fv=48x4W=192W；由能量守恒定律得：El=f+I2R代入数据解得：Z=8A所以电动机消耗的总功率为：P&=E/=48x8W=384W。5.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？如呆线圈的电阻是10Q,把它跟一个电阻是990Q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2100匝，皿刃公，a（Z）=0.14Wb-0.04Wb=0.lWb,则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势=—=100x—V=50VAr0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流E50I==———A=0.05AR+r10+9906.利用如图所示的电路町以测屋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阻各是多人？1|—O-G—I【答案】E=3.00V,r=0.50Q【解析】【分析】【详解】根据全电路欧姆定律E=U+Ir可得：E=2.9+0-2尸；£=2.S+0.4r,联立解得：E=3.00V,r=0.50Q7.如图所示的电路中，电源电动势Ed=6V,内阻r=lQ,—定值电阻Ro=9.OQ,变阻箱阻值在0-99.99Q范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L=100cm,板间距离d=40cm,重力加速度g=10m/s2,此时，将变阻箱阻值调到Ri=2.0Q,一带电小球以v°=10m/s的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求：（1）变阻箱阻值Ri=2.0Q时，Ro的电功率是多少？（2）变阻箱阻值Ri=2.0Q时，若电容器的电容C=2pF,则此时电容器极板上带电量多大？（3）保持带电小球以v0=10m/s的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？99Ea,r■：?J%【答案】(1)2.25W(2)2x10"6C(3)50Q【解析】【详解】当Ri=2.0Q时，闭合回路电流I为：心$代入数据解得：I=0.5A所以Pro=I2Ro=O.52X9=2.25W；当R]=2・0Q时，UR1=IRi=lV由Q=CU=2X106C：⑶当Ri=2.0Q时,则：Mg=qE电路中分压关系，则有:调节变阻箱阻值到尺，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则:qE2-Mg=Ma*且URLRA'REdK+广+凡E一如d又尸22水平向：L=Vot由以上各工，代入数值得用=500。8.电路如图所示，电源电动势E=28匕内阻r=2Q,电阻R\=122凡=©=42(=82c为平行板电容器戾电容C=3・0PF,虎线到两极板间距离相等，极板长L=0.20m,两极板的间距d=1.0xl0-2/n（1）若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过心的总电荷屋为多少？（2）若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以vo=2.Om/s的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动，问:当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出？（g取10/H/52）【答案】（1）6.0xl0T'C;（2）不能从C的电场中射出.【解析】【详解】（1）开关S断开时，电阻心两端的电压为U严瓦E"6V开关S闭合后，外电阻为路端电压为RU=£=21V.R+r此时电阻仏两端电压为则流过他的总电荷量为△0=CU.-CU\=6・0XlOT'C（2）设带电微粒质量为〃匚电荷量为q当开关S断开时有当开关S闭合后，设带电微粒加速度为5则a设带电微粒能从c的电场中射出，则水平方向运动时M为:

t=—t=—

vo1.1.y=—at^2由以上各式求得故带电微粒不能从C的电场中射出・9.如图所示，图线AB是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，0M是某定值电阻R的伏安特性曲线，由图求：R的阻值；处于直线0M与AB交点C时电源的输出功率；电源的最大输出功率。【答案】(1)212(2)8W(3)9W【解析】【分析】根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值.交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据P=UI求出电源的输出功率.当外电阻等于内阻时，电源输出功率最人.【详解】(1)(2)(3)P(1)(2)(3)P的.4

R=』=2QOM是电阻的伏安特性曲线，电阻：2交点C处电源的输出功率为：Pc出=U」c=4X2W=8W电源的最人输出功率Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到E262m=—=—W=9W,n4r4答：(1)R的阻值为2d处于直线OM与AB交点C时电源的输出功率为8W.电源的最人输出功率为9W.【点睛】

对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义.本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图彖的意义.10.如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abed.己知ab边长/!=1.0m.be边长/2=0.5m,电阻r=0.1Qo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）感应电动势的人小；（2）线框中产生的焦耳热：(3)1.25(r+0.1)(3)1.25(r+0.1)NX：X：!xxxX.IX.；XX""CX；XX""CX；【答案】(1)0.25V；(2)0.125J；【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人，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知△①=77Ar△①=77Ar△B・S△/△/—等于乙图彖中B-f图线的斜率IT/s,联立求得感应电动势E=0・25VAr（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E/=—=2.5Ar再根据焦耳定律有g=/2rr=0.125J（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f=Ff.=BIL=（0.1+f）•2.5•0.5N=1.25（/+0.1）N11・如图所示的电路中，电源电动势为E=6V,内电阻为厂=2G，外电路电阻为R=10G,闭合电键5•后，求：通过电阻/?的电流强度厶电阻/?两端的电压〃；电阻/?上所消耗的电功率PR【答案】(1)0.5A(2)5V(3)2.5W【解析】【详解】E6根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流强度为：/=-一=-—-A=0.5AR+r10+2电阻R两端的电压为:U=IR=0.5xl0V=5V电阻R上所消耗的电功率为：P=I2R=0.52x10W=2.5W12.如图所示的电路中,电源电动势E=10V,电阻/?i=2.5Qf/?2=3Q,当电阻箱心调到3Q时，理想电流表的示数为2A.求：⑴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/?2消耗的电功率？【答案】(l)r=10(2)P2=6.45W【解析】【分析】可先求出总电阻，应用闭合