高考物理閉合電路的歐姆定律解題技巧及練習(xí)題(含答案)

1、高考物理閉合電路的歐姆定律解題技巧及練習(xí)題 （含答案）一、高考物理精講專題閉合電路的歐姆定律1 .如圖所示的電路中，當(dāng)開關(guān) S接a點(diǎn)時，標(biāo)有“5V 2.5W'的小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)開關(guān) S 接b點(diǎn)時，標(biāo)有“4V 4W的電動機(jī)正常工作.求電源的電動勢和內(nèi)阻.®I【答案】6V, 2 a【解析】【詳解】當(dāng)開關(guān)接a時，電路中的電流為P 2.5Ii=A=0.5A.Ui 5E=U1+ Hr由閉合電路歐姆定律得當(dāng)開關(guān)接b時，電路中的電流為P2412= A=1A.U2 4由閉合電路歐姆定律得聯(lián)立解得E=U2+ 12rE=6Vr=2Q.2 .如圖所示，豎直放置的兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌相距為L,

2、導(dǎo)軌的兩端 分別與電源（串有一滑動變阻器 R）、定值電阻、電容器（原來不帶電）和開關(guān) K相連.整個空間充滿了垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B. 一質(zhì)量為m,電阻不計的金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上.已知電源電動勢為 E,內(nèi)阻為r,電容器的電容為 C,定值電 阻的阻值為R0,不計導(dǎo)軌的電阻.（1）當(dāng)K接1時，金屬棒ab在磁場中恰好保持靜止，則滑動變阻器接入電路的阻值R為多大？（2）當(dāng)K接2后，金屬棒ab從靜止開始下落，下落距離 s時達(dá)到穩(wěn)定速度，則此穩(wěn)定速 度的大小為多大？下落 s的過程中所需的時間為多少？（3） ab達(dá)到穩(wěn)定速度后，將開關(guān) K突然接到3,試通過推導(dǎo)，說明 ab作何種

3、性質(zhì)的運(yùn) 動？求ab再下落距離s時，電容器儲存的電能是多少？（設(shè)電容器不漏電，此時電容器沒 有被擊穿）【解析】【詳解】EBL r mg(2)B4L4s m2gR2mgRB2L22 2(3)勻加速直線運(yùn)動 mgsCB L m cB2L2(1)金屬棒ab在磁場中恰好保持靜止，由BIL=mgEBLmg(2)由mg2. 2B L vRomgRB2L2由動量定理，得mgt BILtmv其中q4. 4B L s得t m2gR2 2mgRB2L2(3) K接3后的充電電流CBL v- vCBL tCBLamg-BIL=ma/口mg,得a 口二常數(shù)m CB2L2所以ab棒的運(yùn)動性質(zhì)是v22-v2=2as勻加速

4、直線運(yùn)動電流是恒定的.根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒得E mgs (-mv2 -mv2)222. 2解得：E mgsCBL m cB2L2本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識的綜合，關(guān)鍵要會推導(dǎo)加速度的表達(dá)式，通過分析棒的 受力情況，確定其運(yùn)動情況.3.在如圖所示的電路中，電源電動勢E=3.0 V,內(nèi)電阻r=1.0 3電阻Ri=10帛電=10 qR3=35 R電容器的電容 C=1000 邛電容器原來不帶電。求接通電鍵S后流過R4的總電荷量（保留兩位有效數(shù)字）。J凡用J,r 口凡CD【答案】2.0X1-0C【解析】 【詳解】R1并聯(lián)，所以閉合電路的總電阻:接通電鍵S前，R2與R3串聯(lián)后與R1（R2R3）Ri由閉合

5、電路歐姆定律得，通過電源的電流：I 1R電源的兩端電壓：U E Ir則R3兩端的電壓：U3R3 UR2 R3接通電鍵S后通過R4的總電荷量就是電容器的電荷量。根據(jù)Q CU可得：Q CU3代入數(shù)據(jù)解得：_-3 _Q 2.0 10 C4.在圖中Ri=14Q,R2=9Q當(dāng)開關(guān)處于位置1時，電流表讀數(shù)Ii = 0.2A;當(dāng)開關(guān)處于位置2時，電流表讀數(shù)I2=0.3A.求電源的電動勢 E和內(nèi)電阻r.【答案】3V, 1Q【解析】【詳解】當(dāng)開關(guān)處于位置1時，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=Ii (Ri+r)當(dāng)開關(guān)處于位置2時，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=I2 (電+r)代入解得：r=1Q, E=3V答：電源的電動

6、勢 E=3V,內(nèi)電阻r=1Q.5.如圖所示，E=l0V, r=1Q, Ri=R3=5 Q, R2=4 Q, C=100F,當(dāng)斷開時，電容器中帶電粒子 恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)；求：(1) S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向；(2) S閉合后流過 R的總電荷量.【答案】(1) g,方向豎直向上 (2)4 X14C【解析】【詳解】(1)開始帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，必有 qE= mg且qE豎直向上.S閉合后，qE= mg的平衡關(guān)系被打破.S斷開時，帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)電容器兩極板間距離為d,有R2Uc 2E 4V ,R2 R rS閉合后,qUc 7 mgU c R E 8 VR2 r設(shè)帶電粒子加

7、速度為a,則qUcmg解得a=g,方向豎直向上.(2) S閉合后，流過R3的總電荷量等于電容器上電荷的增加量，所以 4= C (Uc'Uc) = 4X 104C6 .如圖所示的電路中，當(dāng) S閉合時，電壓表和電流表 (均為理想電表)的示數(shù)各為1.6V和0.4A.當(dāng)S斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A,求電源的電動勢和內(nèi)電阻.【答案】E= 2 V, r=1 Q【解析】試題分析：當(dāng)S閉合時，R、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U1= E- I1r 即 E= 1. 6+0. 4r,當(dāng)S斷開時，只有R接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U2= E- I2r,即 E= ( 1. 6+0

8、. 1) + ( 0. 4-0. 1) r,由得：E= 2 V, r=1 Q考點(diǎn)：閉合電路歐姆定律【名師點(diǎn)睛】求解電源的電動勢和內(nèi)阻，常常根據(jù)兩種情況由閉合電路歐姆定律列方程組 求解，所以要牢記閉合電路歐姆定律的不同表達(dá)形式.7 .如圖甲所示的電路中， R、心均為定值電阻，且 R1= 100 0, R2阻值未知，R3為滑動變 阻器.當(dāng)其滑片 P從左端滑至右端時，測得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變化圖線 如圖乙所示，其中 A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個不同端點(diǎn)得到的.計算：(1)定值電阻R2的阻值；(2)滑動變阻器的最大阻值；(3)電源的電動勢和內(nèi)阻.【答案】(1) 5a(2)300a(3

9、)20V； 20a【解析】【詳解】R2,且對應(yīng)于圖(1)當(dāng)R的滑片滑到最右端時， R3、Ri均被短路，此時外電路電阻等于線上B點(diǎn)，故由B點(diǎn)的U、I值可求出R2的阻值為:R2Ub 4Ib 0.8(2)滑動變阻器的滑片置于最左端時，R3阻值最大.設(shè)此時外電路總電阻為R,由圖像中A點(diǎn)坐標(biāo)求出：UaIa160.280R 3+R2R1+R3代入數(shù)據(jù)解得滑動變阻器最大阻值R3 300(3)由閉合電路歐姆定律得：E U+Ir將圖像中A、B兩點(diǎn)的電壓和電流代入得：E 16+0.2rE 4+0.8r解得E 20Vr 208 .如圖所示的電路中，電阻Ri=9 Q, R2=15O, R3=30Q,電源內(nèi)電阻r=1

10、Q,閉合開關(guān)S,理想電流表的示數(shù)I2=0.4A.求：(1)電阻R3兩端的電壓U3；(2)流過電阻R的電流I1的大?。?3)電源的總功率 P.ra【答案】(1) 6.0V (2) 0.6A (3) 7.2W【解析】【詳解】(1)電阻R兩端有電壓為U3I2R2 0.4 15 6.0 (V)(2)通過電阻R3的電流大?。簎3I330.2 aR3流過電阻R1的電流大小為：I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A(3)電源的電動勢為：E11r I1R1 U3 0.6 1 0.6 9 6 12v電源的總功率為P=I1E=7.2W2或 P Ii r R R2/R3 =7.2W9 .如圖，在平行傾斜固定的導(dǎo)

11、軌上端接入電動勢E=50V,內(nèi)阻r=1 的電源和滑動變阻器R,導(dǎo)軌白寬度d=0.2m,傾角9=37°.質(zhì)量m = 0.11kg的細(xì)桿ab垂直置于導(dǎo)軌上，與 導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)科=0.5,整個裝置處在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.2T的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌與桿的電阻不計.現(xiàn)調(diào)節(jié) R使桿ab靜止不動.sin37 =0.6, cos37°=0.8, g取10(1)桿ab受到的最小安培力 Fi和最大安培力F2；(2)滑動變阻器 R有效電阻的取值范圍.【答案】(1) Fi 0.2N , F2 2.2N ； (2) 9 R 109【解析】【詳解】(1)由題意知：當(dāng)ab棒具有向下的運(yùn)動趨勢時所

12、受安培力最小，由物體平衡條件有F1cos(mg cosF1 sin ) mg sin代入數(shù)據(jù)解得最小安培力 Fi 0.2N .當(dāng)ab棒具有向上的運(yùn)動趨勢時所受安培力最大，由物體平衡條件有：F2 cos(mg cosF2 sin ) mg sin代入數(shù)據(jù)解得最大安培力 F2 2.2N .(2)設(shè)導(dǎo)體棒所受安培力為 Fi、F2時對應(yīng)R的阻值為R和R2,則有Fi B EdR rF2 B EdR2 r代入數(shù)據(jù)解得Ri 109 , R2 9 ；則滑動變阻器R有效電阻的取值范圍為9 R 109 .10 .電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路中電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖象，滑 動變阻器的最大阻值為 15

13、 ，定值電阻 R0=3 Q.甲乙(1)當(dāng)R為何值時，Ro消耗的功率最大，最大值為多少？(2)當(dāng)R為何值時，電源的輸出功率最大，最大值為多少？【答案】(1) 0; 10.9W; (2) 4.5; 13.3W【解析】【分析】(1)由乙圖得電源的電動勢和內(nèi)阻，當(dāng) R=0時，消耗的功率最大；(2)當(dāng)外電阻等于 內(nèi)電阻時，電源的輸出功率最大，依次計算求解.【詳解】(1)由題干乙圖知電源的電動勢和內(nèi)阻為：E=20V, r= 20 5 Q =7.5 Q2由題圖甲分析知道，當(dāng) R=0時，用消耗的功率最大，最大為Pm=2rT7R0=t523W=10.9W(2)當(dāng) R R=r,即 R=4.52P= E (R+R尸

14、R0R rQ時，電源的輸出功率最大，最大值202(3+4.5)W=13.3W3 4.5 7.511 .如圖所示，電源電動勢 E=8V,內(nèi)阻r=10Q, R1=20QR2=30 電容器兩極板間距 d=0.1m。當(dāng)電鍵閉合時，一質(zhì)量 m=2 x T0kg的帶電液滴恰好靜止在兩極板中間。取重力加 速度 g=10m/s2,求：(1)帶電液滴所帶電荷量的大小q以及電性；(2)斷開電鍵，電容器充放電時間忽略不計，液滴運(yùn)動到某一極板處需要經(jīng)過多長時間？【答案】(1) 5X104C,帶正電；(2) 0.1s?！窘馕觥俊驹斀狻?1)電鍵閉合時，兩板間電壓 U1：U1R2E 4VR1 R2 r液滴保持靜止：Uiq- mgd解得：q=5X104C,帶正電(2)電鍵斷開時，兩板間電壓：U2=E=8V液滴向上做勻加速運(yùn)動，加速度a：U2 q 丁 mgma12at2解得：t=0.1s12.如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B