高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题及解析

高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12.5V，电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A。求：（1）电动机未启动时车灯的功率。（2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）【答案】（1）120W；（2）67.5W【解析】【分析】【详解】(1)电动机未启动时（2）电动机启动瞬间车灯两端电压车灯的电阻电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。2．电源的电动势为4.8V、外电阻为4.0时，路端电压为4.0V。如果在外电路并联一个6.0的电阻，路端电压是多大？【答案】3.6V【解析】【详解】由题意可知当外电阻为4.0Ω时，根据欧姆定律可知电流由闭合电路欧姆定律代入数据解得r=0.8Ω当外电路并联一个6.0Ω的电阻时电路中的总电流所以路端电压3．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=1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入两板间，小球恰能到达A板。若小球带电荷量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力，取g=10m/s2。求：（1）A、B两板间的电压U；（2）滑动变阻器接入电路的阻值RP；（3）电源的输出功率P。【答案】（1）8V；（2）；（3）【解析】【详解】（1）对小球从B到A的过程，由动能定理：解得：U=8V（2）由欧姆定律有：解得：（3）根据电功率公式有：解得：4．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？如果线圈的电阻是10Ω，把它跟一个电阻是990Ω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n=100匝，△t=0.2s，△Φ=0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb，则根据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，通过电热器的电流5．如图所示，电路中电阻，电源的内电阻，灯泡L上标有“3V0.25A”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)(2)(3)【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：P=IE=0.25×6W=0.5W.6．如图所示，电源电动势E＝27V，内阻r＝2Ω，固定电阻R2＝4Ω，R1为光敏电阻．C为平行板电容器，其电容C＝3pF，虚线到两极板距离相等，极板长L＝0.2m，间距d＝1.0×10－2m．P为一圆盘，由形状相同透光率不同的二个扇形a、b构成，它可绕AA′轴转动．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12Ω、3Ω.有带电量为q＝－1.0×10－4C微粒沿图中虚线以速度v0＝10m/s连续射入C的电场中．假设照在R1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＝10m/s2.(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的电场中射出．【答案】（1）（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，得又电容器板间电压，得UC=6V设电容器的电量为Q，则Q=CUC解得（2）细光束通过a照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有解得细光束通过b照射时，同理可得由牛顿第二定律，得解得微粒做类平抛运动，得，解得，所以带电粒子能从C的电场中射出．【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，为某直流电机工作电路图(a)及电源的U-I图象(b)。直流电机的线圈电阻R=0.25Ω，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I=2A，求：（1）电源的电动势E及内阻r；（2）直流电机输出功率P．【答案】（1）3V；0.5Ω（2）3W【解析】【详解】(1)由图可知，；(2)由电路的路端电压与负载的关系：非纯电阻元件，根据能量守恒定律：所以8．如图所示的电路中，电阻R1=9Ω，R2=15Ω，R3=30Ω，电源内电阻r=1Ω，闭合开关S，理想电流表的示数I2=0.4A．求：（1）电阻R3两端的电压U3；（2）流过电阻R1的电流I1的大小；（3）电源的总功率P．【答案】（1）6.0V（2）0.6A（3）7.2W【解析】【详解】（1）电阻R3两端有电压为（V）（2）通过电阻R3的电流大小：A流过电阻R1的电流大小为：I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A（3）电源的电动势为：V电源的总功率为P=I1E=7.2W或=7.2W9．在如图（a）所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图所示，则：（1）V1表示数随电流变化的图像是甲乙两条图线中的哪条？并求出定值电阻R1的阻值；（2）求电源的电动势和内阻大小；（3）求电源效率的最大值和电源最大输出功率.【答案】（1）V1表的示数随电流变化的图像是乙图线，；（2），；（3），。【解析】【详解】（1）由图可知，三电阻串联，V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑片向左端滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，由可知，电路中的电流增大，因R1为定值电阻，则其两端的电压满足成正比关系，图象乙满足U-I成正比增函数，故V1表的示数随电流变化的图像是乙图线。由图象可知，R1两端的电压U1=3V，电路中的电流为：I1=0.6A，则电阻R1的阻值为：；（2）综述可知V2表的示数随电流变化的图像是甲图线，取两组数据由全电路的欧姆定律可知：联立可得：；；（3）根据电源的效率为：故当电源的路端电压最大时，电源的效率最大；而电路R2的阻值增大，总电流减小，路端电压增大，即R2的阻值最大时，可求得电源的最大效率，由图像甲可知最小电流为0.2A时，R1的电压1V，R2的电压4V，有：则最大效率为：电源的输出功率为：故理论上当时，即，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，。10．如图所示，电源电动势E=8V，内阻r=10Ω，R1=20Ω,R2=30Ω,电容器两极板间距d=0.1m。当电键闭合时，一质量m=2×10-3kg的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度g=10m/s2，求：（1）带电液滴所带电荷量的大小q以及电性；（2）断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？【答案】（1）5×10-4C，带正电；（2）0.1s。【解析】【详解】（1）电键闭合时，两板间电压U1：液滴保持静止：解得：q=5×10-4C，带正电（2）电键断开时，两板间电压：U2=E=8V液滴向上做匀加速运动，加速度a：解得：t=0.1s11．如图所示，电源电动势E=50V，内阻r=1Ω，R1=3Ω，R2=6Ω．间距d=0.2m的两平行金属板M、N水平放置，闭合开关S，板间电场视为匀强电场．板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB，有一个穿过细杆的带电小球p，质量为m=0.01kg、带电量大小为q=1×10-3C（可视为点电荷，不影响电场的分布）．现调节滑动变阻器R，使小球恰能静止在A处；然后再闭合K，待电场重新稳定后释放小球p．取重力加速度g=10m/s2．求：（1）小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压；（2）小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值；（3）小球p到达杆的中点O时的速度．【答案】(1)U=20V(2)Rx=8Ω(3)v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】(1)小球带负电；恰能静止应满足：(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，由电路电压关系:代入数据求得Rx=8Ω(3)闭合电键K后，设电场稳定时的电压为U'，由电路电压关系:代入数据求得U'=V由动能定理:代入数据求得v=1.05m/s【点睛】本题为电路与电场结合的题目，要求学生能正确掌握电容器的规律及电路的相关知识，能明确极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压．12．如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电阻R1=2.5Ω，R2=3Ω，当电阻箱Rx调到3Ω时，理想电流表的示数为2A．求：(1)电源的内电阻？(2)调节电阻箱，使电流表的