高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案

高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示，R]=R2=2.5Q，滑动变阻器R的最大阻值为10Q，电压表为理想电表。闭合电键S,移动滑动变阻器的滑片P,当滑片P分别滑到变阻器的两端a和b时，电源输出功率均为4.5W。求电源电动势；⑵滑片P滑动到变阻器b端时，电压表示数。【答案】(1)e=12V(2)U=7.5V【解析】【详解】(1)当P滑到a端时,电源输出功率：当【解析】【详解】(1)当P滑到a端时,电源输出功率：当P滑到b端时，电源输出功率：得：⑵当P滑到b端时,电压表示数：RRR二R+—二4.50夕卜11R+R2EP=12R=()2R夕卜1R+r外1外1R=R+R=12.50外21EP=12R=()2R外2R+r夕卜2外2r=7.50E=12V=0.6AR+r外2U=E-1r=7.5V2.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，其磁感应强度的大小为B.—质量为m,电阻不计

的金属棒ab横跨在导轨上.已知电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R0的金属棒ab横跨在导轨上.已知电源电动势为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为多大？（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，则此稳定速度的大小为多大？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，此时电容器没有被击穿）EBL⑴-r

mgB4L4s+m2gR2mgsCB2L(2)4(3)匀加速直线运动一gmgRB2L2m+cB2L0【答案】【解析】【详解】（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止，由BIL=mgEBLrmg2)由mg二B2L2vR0mgR0B2L2由动量定理，得mgt-BILt-mvBLsR0B4L4s+m2gR20mgRB2L20(3)K接3后的充电电流I二竺-C^U-CBLAv-CBL竺-CBLaAtAtAtAtmg-BIL=ma一g一gm+CB2L=常数所以ab棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的．v2-v2v2-v2=2as解得：ae=mgsCB^m+cB2L【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R1二210，电动机绕组的电阻R=0.50,开关亠始终闭合.当开关S断开时，电阻的电功率是525W；当开关S闭合时，电阻1212叫的电功率是336W，求:电源的内电阻r电源的内电阻r；开关S2闭合时电动机的效率。S1【答案】⑴1Q；(2)86.9%。解析】详解】(1)S2断开时R1消耗的功率为p=525W，则P=代入数据得r=1Q(2)S2闭合时R1两端的电压为U消耗的功率为P2=336w，则解得U=84V由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir代入数据得I=26A设流过R1的电流为I.流过电动机的电流为I2，则xxI+1I+1二I12P二UIM2解得I2=22A则电动机的输入功率为代入数据解得P二1848WM电动机内阻消耗的功率为P=12RR2代入数据解得PR=242WR则电动机的输出功率P'=P一P=1606WMR所以开关S2闭合时电动机的效率P'耳二x100%二86.9%PM某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过调控电键S和调节电阻箱竹，可使欧姆表具有“X1”和“X10”两种倍率。已知：电源电动势E二1.5V，内阻r二0.50；毫安表满偏电流1广5mA，内阻Rg=200，回答以下问题：C>OI~I图的电路中：A插孔应该接表笔（选填红、黑）；R］应该选用阻值为0的电阻（小数点后保留一位小数）；经检查，各器材均连接无误，贝y：当电键s断开时，欧姆表对应的倍率为（选填“x1”、“x10”）；为了测量电阻时便于读出待测电阻的阻值，需将毫安表不同刻度标出欧姆表的刻度值,其中，中央刻度L处应标的数值是；2该小组选择s闭合的档位，欧姆调零操作无误，测量电阻R时，毫安表指针处于图位置，由此可知被测电阻R二0。X【答案】黑2.2x103045【解析】【详解】［1］欧姆档内部电源的正极接黑表笔；［2］根据欧姆档倍率关系，可知闭合开关可以将电流表量程变为原来的10倍，根据分流特点：八、、・5mA£10x5mA-5mARg解得：R1q2.2Q；［3］当电键S断开时，电流表的量程较小，在相同的电压下，根据闭合欧姆定律:可知电流越小，能够接入的电阻越大，所以当电键S断开时，对应x10档;⑷假设欧姆档内部电阻为R内，根据闭合欧姆定律:I=旦

gR

内IgE&二2R+R内0则牛处对应的阻值：曙侑=3°°；⑸根据闭合电路欧姆定律：I=旦

gR

内2EI5gR+R内X解得：Rx=45Q。x如图所示的电路中，电源电动势Ed=6V,内阻r=1Q,—定值电阻R0=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R】=2.0Q,—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：变阻箱阻值R1=2.0Q时，R0的电功率是多少？变阻箱阻值R1=2.00时，若电容器的电容C=2^F,则此时电容器极板上带电量多大？(3)保持带电小球以v°=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？【答案】(1)2.25W(2)2x10-6C(3)500解析】详解】(1)当R]=2.0Q时，闭合回路电流丨为:EdR+r+R01代入数据解得：I=0・5A所以Pr0=|2R0=0.52X9=2.25W；⑵当R1=2.00时，Ur1=IR]=1V由Q=CU=2X10-6C；⑶当R1=2.00时，则:Mg=qE日UE=—R1d电路中分压关系，则有：U=RER1R+R+rd10调节变阻箱阻值到R；,使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则:qE2-Mg=MaR'且U'=1ERiR'+r+Rd10耳U'2d又-=1at222水平向：L=vot由以上各工，代入数值得R；=50Q。如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm，电源电动势E=24V，内电阻r=1Q，电阻R=150，闭合开关S,待电路稳定后，一带电量q=1x10-2C,质量m=2x10-2kg的小球恰好静止于两板之间.取g=10m/s2，求：两板间的电压为多少此时，滑动变阻器接入电路的阻值为多少【答案】(1)8V(2)8Q【解析】【详解】试题分析：(1)由题意可知小球恰好静止于两板之间，一小球为对象，受到重力和电场力二力平衡，所以有qUmg=d故：mgd2x10-2x10x0.4U==V=8V；q1x10-2'⑵设此时滑动变阻器接入电路的阻值为Rp，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为I=已R+R+r，pU=IR，P得：R=8Q。P如图所示，电源电动势E=10V,内阻r=1Q,定值电阻R]=3Q。电键S断开时，定值电阻R2的功率为6W,电源的输出功率为9W。电键S接通后，理想电流表的读数为1.25A。求出：断开电键S时电流表的读数；定值电阻R3的阻值。【答案】(1)1A(2)12Q

【解析】【详解】(1)电键断开时，电阻R］消耗的功率为：P二P-P二3W1出2根据P=12R11解得(2)由闭合电路的欧姆定律解得(2)由闭合电路的欧姆定律解得I=1AE=I(R+R)1并RR——2_3—R+R23R二12Q38.如图所示，电源电动势有E=12V,内阻r=0.5Q,"10V、20W”的灯泡L与直流电动机M并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为Rm=1Q，求：流过内阻的电流为多少？电动机的输出功率为多少？电源的效率为多少？答案】(1)4A(2)16W(3)83%解析】【详解】(1)设流过灯泡的电流为/L，则I二I二P二孤二LU102A内阻r内阻r的电压流过内阻的电流为U=E-U=12V-10V=2VrLU2I=r=A=4Ar0.5⑵设流过电动机的电流为/M，IM=I-Il=4a-2a=2a电动机的输入功率为S总=/mU=2x10=20w电动机线圈的热功率为PQ=I2MRM=22x1=4W电动机输出功率为：P=P-P=20W-4W=16WM出M总Q(3)电源的总功率为P=IE=4x12W=48W总电源的效率为耳二UxlOO%二10xlOO%沁83%EI12【点睛】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律如图所示的电路中，电源电动势E=10V,内阻r=0.5Q,电动机的电阻R0=1.OQ，电阻R]R]=1.5Q.电动机正常工作时，电压表的示数q=3.0V,求:电源释放的电功率；电动机消耗的电功率.将电能转化为机械能的功率；【答案】(1)2OW(2)12W8W.【解析】【分析】通过电阻两端的电压求出电路中的电流I,电源的总功率为P=EI,即可求得；由U内=Ir可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为U=E-U_u，电动机消耗1内的功率为P电=』；电动机将电能转化为机械能的功率为P广P电-I2R。.电机电0【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为：I=1R3.01.53.01.5A=2A电源释放的电功率为：P=EI=10x2W=20W；(2)电动机两端的电压为：U=E-Ir-U1贝yU=(10-2x0.5-3.0)V=6V；电动机消耗的电功率为：P=UI=6x2W=12W；电

电动机消耗的热功率为：P=l2R0=22x1.0W=4W；热0电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为：P广PjP热机电热P=(12-4)W=8W；机【点睛】对于电动机电路，关键要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路.对于电动机的输出功率往往要根据能量守恒求解.如图所示电路，电源电动势E=6V，内阻r=1Q.外电路中电阻Ri=2Q,——Ri=2Q,——CD.电容器的电容C=4mF.,R3=7.5Q电键s闭合，电路稳定时，电容器所带的电量.电键从闭合到断开，流过电流表A的电量.【答案】7.2x10-6C；1.92xlO-5C【解析】【分析】【详解】电键S闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流.外电路总电阻为：=3Q干路电流为：「二W~=1.5A路端电压为：U=E—lr=4.5V电容器的电压为：U]==1.8V所以电容器的电量：Q1=CU1=7.2x10-gC，b板带正电，a板带负电.ES断开，电路稳定时，电容器的电压就是R2的电压，U2==3V所以电容器的电量：Q2=CU2=1.2x10-5C，a板带正电，b板带负电.则流过电流表A的电量Q=Q]+Q2=1.92x10-5C.【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳定时，电容器所在电路没有电流，其电压与所并联的电路两端的电压相等.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=3N,ab棒与导轨间的动摩擦因数尸0.2，电源的电动势E=10V,r=0.1Q，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/s2）【答案】1.9QWRW9.9Q时棒处于静止状态【解析】【分析】【详解】依据物体平衡条件可得，恰不右滑时有：G-^mg-BLI]=0...①恰不左滑时有：G+|img-BLI2=0...②依据闭合电路欧姆定律可得：E=I1（R1+r）.③E=I2（R2+r）…•④__BLE联立①③得：R]=-r=9.9Q.E«LE联立②④得：R2=-r=1.9Q所以R的取值范围为：1.90<R<9.90.答案：1.9Q<R<9.9Q时棒处于静止状态【点睛】此题是通电导体在磁场中平衡问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，挖掘临界条件进行求解.12.如图a所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L=1m,导轨平面与水平面成&=37。角，下端连接阻值为R=0.4Q的电阻.匀强磁场方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度为B=0.4T,质量m=0.2Kg、电阻R=0.4Q的金属杆放在两导轨上，杆与导轨垂直且保持良好接触，金属导轨之间连接一理想电压表.现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止沿导轨开始下滑，电压表示数U随时间t变化关系如图b所示.取g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8求：⑴金属杆在第5s末的运动速率;⑵第5s末外力F的功率；【答案】(l)lm/s⑵-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行，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，q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