50套高考物理閉合電路的歐姆定律

1、50套高考物理閉合電路的歐姆定律一、高考物理精講專(zhuān)題閉合電路的歐姆定律1.如圖所示，水平 U形光滑框架，寬度 L 1m,電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒 ab的質(zhì)量m 0.2kg ,電阻R 0.5 ,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 0.2T ,方向垂直框架向上.現(xiàn)用F 1N的拉力由靜止開(kāi)始向右拉 ab棒，當(dāng)ab棒的速度達(dá)到2m/s時(shí)，求此時(shí)：1 ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??；2 ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和方向;3 ab棒所受安培力的大小和方向;4 ab棒的加速度的大小.S a【答案】(1)0.4V (2) 0.8A 從 a 流向 b (3) 0.16N 水平向左 (4) 4.2m/s2【解析】【分析】【詳解】

2、試題分析：(1)根據(jù)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv求出電動(dòng)勢(shì)的大小.(2)由閉合電路歐姆定律求出回路中電流的大小，由右手定則判斷電流的方向.(3)由安培力公式求出安培力的大小，由左手定則判斷出安培力的方向.(4)根據(jù)牛頓第二定律求出 ab棒的加速度.(1)根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁感線的電動(dòng)勢(shì)E BLv 0.2 1 2V 0.4V、 E 0.4(2)由閉合電路歐姆定律得回路電流I A 0.8A,由右手定則可知電流方向R 0.5為：從a流向b3 3) ab受安培力F BIL 0.2 0.8 1N 0.16N ,由左手定則可知安培力方向?yàn)椋核?平向左(4)根據(jù)牛頓第二定律有：F F安 ma ,得ab桿的

3、加速度F 71 0.16 / 22a m/s 4.2m/ sm 0.24 .如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì) E= 12 V,內(nèi)阻r=0.5 Q電動(dòng)機(jī)的電阻 Ro=1.O 0電 阻Ri = 2.0 Q電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)Ui=4.0 V,求：流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；(2)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率；(3)電源的工作效率?！敬鸢浮?1) 2A； (2) 14W； (3) 91.7%【解析】【分析】【詳解】(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，總電流為5 An(2)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U= E Ir Ui=(12 2 X 0.5 4.0) V= 7 V電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P電=UI=7X2 W 14 W電動(dòng)機(jī)的熱功率為

4、P 熱=I2Ro= 22X 1 W 4 W電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)=P電一P熱=10 W(3)電源釋放的電功率為P 釋=£1=12*2 W 24 W有用功率P有=UI I2R,22W電源的工作效率PlFfe=91.7%5 .如圖所示，電路中電源內(nèi)阻不計(jì)，水平放置的平行金屬板A B間的距離為d,金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),在兩金屬板左端正中間位置M有一個(gè)小液?以初速度 vo水平向右射入兩板間，已知小液滴的質(zhì)量為 m帶負(fù)電，電荷量為 q.要使液滴從 B板右側(cè)邊緣射出電場(chǎng)，電動(dòng)勢(shì) E是多大？(重力加速度用g表示)22【答案】e 2md 2v0迪d qL q【解析】E2R【詳解】由閉合電路歐姆定律得IER

5、 R兩金屬板間電壓為Uba= IR= E2由牛頓第二定律得q ' BA - mg = mad液滴在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，有, d 1 ,2l_= v0t at222 2聯(lián)立解得e也受空更qL q【點(diǎn)睛】題是電路與電場(chǎng)兩部分知識(shí)的綜合，關(guān)鍵是確定電容器的電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系，掌握處理 類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法與處理規(guī)律.4 .如圖所示，電路中接一電動(dòng)勢(shì)為4V、內(nèi)阻為2的直流電源，電阻 Ri、R2、R3、R4的阻值均為4Q,電容器的電容為 30電流表的內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，求：(2)電容器所帶的電荷量(3)如果斷開(kāi)電源，通過(guò) R2的電荷量Q一5 一【答案】（1） 0.4A （2） 4.8X1-0

6、C（3） =2.4 10 5C 2當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電阻 R、R2被短路.根據(jù)歐姆定律求出流過(guò) R3的電流，即電流表的讀數(shù).電容器的電壓等于 R3兩端的電壓，求出電壓，再求解電容器的電量.斷開(kāi)電鍵S后,電容器通過(guò)R、R2放電，R、R2相當(dāng)并聯(lián)后與R3串聯(lián).再求解通過(guò)R2的電量.(1)當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電阻 R、R被短路.根據(jù)歐姆定律得電流表的讀數(shù)IE0.4AR r5 _電容器所帶的電量Q CU3 CIR3 4.8 10 C(3)斷開(kāi)電鍵S后，電容器相當(dāng)于電源，外電路是R、R2相當(dāng)并聯(lián)后與R3串聯(lián).由于1 _5 _各個(gè)電阻都相等，則通過(guò) R2的電量為Q -Q 2.4 10 5C 25 .如圖所示電路

7、，已知R3=4 Q,閉合電鍵，安培表讀數(shù)為0.75A,伏特表讀數(shù)為 2V,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，一個(gè)電阻被燒壞 (斷路)，使安培表讀數(shù)變?yōu)?0.8A,伏特表讀數(shù)變?yōu)?3.2 V,問(wèn)：(1)哪個(gè)電阻發(fā)生斷路故障？(2) R1的阻值是多少？(3)能否求出電源電動(dòng)勢(shì) E和內(nèi)阻r?如果能，求出結(jié)果；如果不能，說(shuō)明理由.【答案】(1) R2被燒斷路(2) 4 0(3)只能求出電源電動(dòng)勢(shì) E而不能求出內(nèi)阻r, E=4V 【解析】【分析】【詳解】(1)由于發(fā)生故障后，伏特表和安培表有示數(shù)且增大，說(shuō)明外電阻增大，故只能是R2被燒斷了.U13.2/(2) R2被燒斷后，電壓表的示數(shù)等于電阻R1兩端的電壓，則 R 1 溫

8、 4 -110.8(3)第一種情況下，有：電阻R3兩端的電壓為：U3=I1R-U1=0.75 X 4-2=1 V通過(guò)電阻R3的，一,U31電流為I3 0.25A ,根據(jù)閉合電路歐姆te律得：E=I1R+ (I1+I3)( R+r)R34第二情況下，有 E=U1'忤'(R+r)代入可得：E=3+(R4+r)E=3.2+0.8 (R4+r)解得：E=4V,R4+r=1 Q,由于R未知，故只能求出電源電動(dòng)勢(shì)E而不能求出內(nèi)阻r。【名師點(diǎn)睛】本題閉合電路的歐姆定律的應(yīng)用以及電路的分析和計(jì)算問(wèn)題，注意解題時(shí)要注意有兩種情 況，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩個(gè)方程，求解電動(dòng)勢(shì)或內(nèi)阻，是常用的方法

9、；此題同時(shí) 給了我們一個(gè)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的方法 .6.如圖所示的電路中，兩平行金屬板 A、B水平放置，兩板間的距離 d = 4cm,電源電動(dòng) 勢(shì)£= 24V,內(nèi)電阻r=1Q,電阻R= 15Q,閉合開(kāi)關(guān)S.待電路穩(wěn)定后，一帶電量 q=- 1X10 5C,質(zhì)量m=2X104kg的小球恰好靜止于兩板之間.取 g=10m/s2.求：(1)兩板間的電壓；(2)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值.【詳解】(1)對(duì)小球，由平衡條件得:mg qE ,又E整理并代入數(shù)據(jù)解得:U mgdq2 10 4110 0.045V 8 V ；10 5(2)設(shè)此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為 由閉合電路歐姆定律得：Rp,IRP,則得

10、:ERP代入數(shù)據(jù)可得:24RP15 RP 1 '解得:答：兩板間的電壓為8V;(2)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為8 Q .電鍵SRi的電7.如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì) E=110V,電阻Ri=21 Q,電動(dòng)機(jī)繞組的電阻 Ro=0.5 0 始終閉合.當(dāng)電鍵 3斷開(kāi)時(shí)，電阻 Ri的電功率是525W;當(dāng)電鍵S2閉合時(shí)，電阻 功率是336W,求：(1)電源的內(nèi)電阻；(2)當(dāng)電鍵S2閉合時(shí)流過(guò)電源的電流和電動(dòng)機(jī)的輸出功率.(1) 1 Q (2) 1606WS1【解析】【分析】【詳解】設(shè)S2斷開(kāi)時(shí)R消耗的功率為Pi,ER1代入數(shù)據(jù)可以解得,設(shè)S2閉合時(shí)R兩端的電壓為U,r i消耗的功率為P2P2,則U2

11、R解得,U=84V由閉合電路歐姆定律得,E U Ir代入數(shù)據(jù)，得流過(guò)Ri的電流為Ii,流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為IiI 26AI2,U 4ARi而電流關(guān)系：Ii I2 I所以由代入數(shù)據(jù)得,I222A_2 -UI22 I2R0噸 1606W8.如圖所示，已知路端電壓 U = 18 V,電容器 G = 6 w、F。=3電阻Ri=6 Q R=3 Q. 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，A、B兩點(diǎn)間的電壓Uab等于多少？當(dāng)S閉合時(shí)，電容器 Ci的電荷量改變 了多少？【答案】18 V;減少了 3.6X105C【解析】【詳解】在電路中電容器 G、C2相當(dāng)于斷路.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電路中無(wú)電流，日C等勢(shì)，A、D等勢(shì),因此 Uab= U=

12、18 V.當(dāng)S閉合時(shí)，R1和e串聯(lián)，C1兩端的電壓等于 R1兩端電壓，Q兩端的電壓為 R2兩端電壓，G電荷量變化的計(jì)算首先從電壓變化入手.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，Uac= 18 V,電容器C1帶電荷量為Q = OUAC= 6X 106x 18 & 1.08 X 10C.當(dāng)S閉合時(shí)，電路 R、R2導(dǎo)通，電容器 C1兩端的電壓即電阻 R1兩端的電壓，由串聯(lián)電路 的電壓分配關(guān)系得,6Uac'= U= X 18 V 12V6 3此時(shí)電容器 C1的帶電荷量為Q'= C1Uac'= 6X 106X 12 C7.2 X i0C電容器G帶電荷量的變化量為Q=Q- Q1 = - 3.6 X

13、10C負(fù)號(hào)表示減少，即 G的帶電荷量減少了 3.6 x 10C.9 .如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì) E=8V,內(nèi)阻為r=0. 5Q, “ 3y 3W的燈泡L與電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)剛好正常工作，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻R=1. 5a.求：(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流;(2)電源的輸出功率；(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率.【答案】(1) 1A； (2) 7. 5W; (3) 3W【解析】P試題分析：(1)燈泡L正常發(fā)光，通過(guò)燈泡的電流，Il=1AUl電動(dòng)機(jī)與燈泡串聯(lián)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流Im=Il=1 (A)；(2)路端電壓：U=E-Ir=7. 5 (V),電源的輸出功率： P=UI=7. 5 (W);

14、(3)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓 Um=U-Ul=4. 5 (V)；電動(dòng)機(jī)的輸出功率 P輸出=Um Im-Im2R=3W考點(diǎn)：電功率；閉合電路歐姆定律【名師點(diǎn)睛】此題考查了電功率及閉合電路歐姆定律的應(yīng)用；注意電動(dòng)機(jī)是非純電阻電 路，輸出功率等于輸入功率與熱功率之差；要注意功率公式的適用條件.10 .在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5 A和1.0 V;重新調(diào)節(jié)R使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和15.0 V。求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率和電動(dòng)機(jī)的線圈電阻?！窘馕觥俊驹斀狻慨?dāng)電流表和電壓表

15、的示數(shù)為0.5 A和1.0 V時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止工作，電動(dòng)機(jī)中只有電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻消耗電能，其阻值U11.0r 11 0.52.0 A 和 15.0 V,當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電流表、電壓表示數(shù)分別為 則電動(dòng)機(jī)的總功率P=U2l2=15.02.0 W=30.0 W線圈電阻的熱功率康=卜=2.022 W=8.0 W所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率P輸出=P總P= 30.0 W 8.0 W =22.0 W11.如圖所示為用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，重物的重量為 500 N,電源電動(dòng)勢(shì)為110V,不計(jì)電源內(nèi)阻及各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以0.9 m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流為5 A,求： (1)提升重物消耗的功率;(2)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻.pOI【答案】(1)450 W (2)4 Q【解析】(1)重物被提升的功率產(chǎn)1=內(nèi)？=m=500 X MW = 450W此時(shí)電路中的電流為5A.則電源的總功率總=咫="0 X所以線圈電阻消耗的功率為由歐姆定律可得:12.如圖所示，導(dǎo)軌間的距離 L=0.5m, B=2T, ab棒的質(zhì)量m=1kg,物塊重G=3N, ab棒與 導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù) 尸0.2電源的電動(dòng)勢(shì) E=10V, r=0.1 Q導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，ab棒電阻也 不計(jì)，問(wèn)R的取值范圍怎樣時(shí)棒處于靜止?fàn)顟B(tài)？ ( g取10m/s2)【答案】1.9 w R