閉合電路的歐姆定律練習(xí)題含答案及解析

閉合電路的歐姆定律練習(xí)題含答案及解析一、高考物理精講專項(xiàng)閉合電路的歐姆定律1．如圖所示，R1＝R3＝2R2＝2R4，電鍵S閉合時(shí)，間距為d的平行板電容器C的正中間有一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球正好處在靜止?fàn)顟B(tài)；現(xiàn)將電鍵S斷開(kāi)，小球?qū)⑾螂娙萜髂骋环N極板運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)電源內(nèi)阻，求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)大??；(2)小球第一次與極板碰撞前瞬間的速度大小?！敬鸢浮?1)(2)【解析】【詳解】(1)電鍵S閉合時(shí)，R1、R3并聯(lián)與R4串聯(lián)，(R2中沒(méi)有電流通過(guò))UC＝U4＝對(duì)帶電小球有：得：(2)電鍵S斷開(kāi)后，R1、R4串聯(lián)，則小球向下運(yùn)動(dòng)與下極板相碰前瞬間，由動(dòng)能定理得解得：2．在如圖所示的電路中，電阻箱的阻值R是可變的，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，電源的內(nèi)阻為r，其它部分的電阻均可無(wú)視不計(jì)。（1）閉合開(kāi)關(guān)S，寫(xiě)出電路中的電流I和電阻箱的電阻R的關(guān)系體現(xiàn)式；（2）若電源的電動(dòng)勢(shì)E為3V，電源的內(nèi)阻r為1Ω，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)把電阻箱R的阻值調(diào)節(jié)為14Ω時(shí)，電路中的電流I為多大？此時(shí)電源兩端的電壓（路端電壓）U為多大？【答案】(1)(2)0.2A2.8V【解析】【詳解】（1）由閉合電路的歐姆定律，得關(guān)系體現(xiàn)式:（2）將E=3V，r=1Ω，R=14Ω，代入上式得：電流表的示數(shù)I==0.2A電源兩端的電壓U=IR=2.8V3．如圖所示，金屬導(dǎo)軌平面動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，與水平方向成θ＝37°角，其一端接有電動(dòng)勢(shì)E＝4.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω的直流電源。現(xiàn)把一質(zhì)量m＝0.1kg的導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間距離L＝2m，電阻R＝2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。己知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2（不考慮電磁感應(yīng)影響），求：(1)通過(guò)導(dǎo)體棒中電流大小和導(dǎo)體棒所受安培力大??；(2)導(dǎo)體棒加速度大小和方向?！敬鸢浮?1)1.5A，1.5N；(2)2.6m/s2，方向沿導(dǎo)軌平面對(duì)上【解析】【詳解】(1)由閉合電路歐姆定律可得根據(jù)安培力公式可得導(dǎo)體棒所受安培力大小為(2)對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立可得方向沿導(dǎo)軌平面對(duì)上4．如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)，電阻，電動(dòng)機(jī)繞組的電阻，開(kāi)關(guān)始終閉合．當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電阻的電功率是525W；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電阻的電功率是336W，求：（1）電源的內(nèi)電阻r；（2）開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)的效率?！敬鸢浮浚?）1Ω；（2）86.9%?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）S2斷開(kāi)時(shí)R1消耗的功率為W，則代入數(shù)據(jù)得r=1Ω（2）S2閉合時(shí)R1兩端的電壓為U，消耗的功率為W，則解得U=84V由閉合電路歐姆定律得代入數(shù)據(jù)得I=26A設(shè)流過(guò)R1的電流為I1，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I2，則A又解得I2=22A則電動(dòng)機(jī)的輸入功率為代入數(shù)據(jù)解得W電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的功率為代入數(shù)據(jù)解得W則電動(dòng)機(jī)的輸出功率1606W因此開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)的效率5．如圖所示，電路中電阻，電源的內(nèi)電阻，燈泡L上標(biāo)有“3V0.25A”的字樣，閉合開(kāi)關(guān)S，燈泡正常發(fā)光．求：（1）燈泡的功率；（2）電源的電動(dòng)勢(shì)；（3）電源的總功率；【答案】(1)(2)(3)【解析】【詳解】（1）由題知，燈泡正常發(fā)光，則燈泡的電壓為U=3V，電流為I=0.25A因此燈泡的功率為P=UI=0.75W（2）由閉合電路歐姆定律得：電源的電動(dòng)勢(shì)E=U+I（R+r）=3+0.25×（10+2）=6V（3）電源的總功率：P=IE=0.25×6W=0.5W.6．如圖所示，電路中接一電動(dòng)勢(shì)為4V、內(nèi)阻為2Ω的直流電源，電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為4Ω，電容器的電容為30μF，電流表的內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，求：（1）電流表的讀數(shù)（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【答案】（1）0.4A（2）4.8×10-5C（3）【解析】【分析】【詳解】當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電阻、被短路．根據(jù)歐姆定律求出流過(guò)的電流，即電流表的讀數(shù)．電容器的電壓等于兩端的電壓，求出電壓，再求解電容器的電量．?dāng)嚅_(kāi)電鍵S后，電容器通過(guò)、放電，、相稱并聯(lián)后與串聯(lián)．再求解通過(guò)的電量．（1）當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電阻、被短路．根據(jù)歐姆定律得電流表的讀數(shù)（2）電容器所帶的電量（3）斷開(kāi)電鍵S后，電容器相稱于電源，外電路是、相稱并聯(lián)后與串聯(lián)．由于各個(gè)電阻都相等，則通過(guò)的電量為7．如圖所示，線段A為某電源的U－I圖線，線段B為某電阻R的U－I圖線，由上述電源和電阻構(gòu)成閉合電路時(shí)，求：（1）電源的輸出功率P出是多大？（2）電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)是多少？（3）電源的效率η是多大？【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7%【解析】試題分析：（1）由電源的U-I圖象讀出電動(dòng)勢(shì)，求出內(nèi)阻．兩圖線交點(diǎn)表達(dá)電阻與電源構(gòu)成閉合電路時(shí)的工作狀態(tài)，讀出電壓和電流，由公式P=UI求出電源的輸出功率．（2）電源內(nèi)部損耗的電功率由公式求解．（3）電源的總功率為，電源的效率為．代入數(shù)據(jù)求解即可．（1）從A的圖線可讀出，電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻從圖象的交點(diǎn)可讀出：路端電壓U=2V，電路電流I=2A則電源的輸出功率為（2）電源內(nèi)部損耗的電功率（3）電源的總功率為故電源的效率為【點(diǎn)睛】本題考核對(duì)電源和電阻伏安特性曲線的理解能力，核心要理解兩圖線的交點(diǎn)就表達(dá)該電源和該電阻構(gòu)成閉合電路時(shí)的工作狀態(tài)，能直接讀出電流和路端電壓，從而求出電源的輸出功率．8．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝27V，內(nèi)阻r＝2Ω，固定電阻R2＝4Ω，R1為光敏電阻．C為平行板電容器，其電容C＝3pF，虛線到兩極板距離相等，極板長(zhǎng)L＝0.2m，間距d＝1.0×10－2m．P為一圓盤(pán)，由形狀相似透光率不同的二個(gè)扇形a、b構(gòu)成，它可繞AA′軸轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)細(xì)光束通過(guò)扇形a、b照射光敏電阻R1時(shí)，R1的阻值分別為12Ω、3Ω.有帶電量為q＝－1.0×10－4C微粒沿圖中虛線以速度v0＝10m/s持續(xù)射入C的電場(chǎng)中．假設(shè)照在R1上的光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)R1阻值立刻有對(duì)應(yīng)的變化．重力加速度為g＝10m/s2.(1)求細(xì)光束通過(guò)a照射到R1上時(shí)，電容器所帶的電量；(2)細(xì)光束通過(guò)a照射到R1上時(shí)，帶電微粒剛好沿虛線勻速運(yùn)動(dòng)，求細(xì)光束通過(guò)b照射到R1上時(shí)帶電微粒能否從C的電場(chǎng)中射出．【答案】（1）（2）帶電粒子能從C的電場(chǎng)中射出【解析】【分析】由閉合電路歐姆定律求出電路中電流，再由歐姆定律求出電容器的電壓，即可由Q=CU求其電量；細(xì)光束通過(guò)a照射到R1上時(shí)，帶電微粒剛好沿虛線勻速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與重力二力平衡．細(xì)光束通過(guò)b照射到R1上時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律求粒子的加速度，由類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)分位移規(guī)律分析微粒能否從C的電場(chǎng)中射出．【詳解】（1）由閉合電路歐姆定律，得又電容器板間電壓，得UC=6V設(shè)電容器的電量為Q，則Q=CUC解得（2）細(xì)光束通過(guò)a照射時(shí)，帶電微粒剛好沿虛線勻速運(yùn)動(dòng)，則有解得細(xì)光束通過(guò)b照射時(shí)，同理可得由牛頓第二定律，得解得微粒做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，得，解得，因此帶電粒子能從C的電場(chǎng)中射出．【點(diǎn)睛】本題考察了帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，解題的核心是明確帶電粒子的受力狀況，判斷其運(yùn)動(dòng)狀況，對(duì)于類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，要掌握分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律并能純熟運(yùn)用．9．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(dòng)變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R0＝3Ω．（1）當(dāng)R為什么值時(shí)，R0消耗的功率最大，最大值為多少？（2）當(dāng)R為什么值時(shí)，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(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，當(dāng)R=0時(shí)，R0消耗的功率最大；（2）當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)，電源的輸出功率最大，依次計(jì)算求解．【詳解】（1）由題干乙圖知電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為：E=20V，r==7.5由題圖甲分析懂得，當(dāng)R=0時(shí)，R0消耗的功率最大，最大為Pm==3W=10.9W（2）當(dāng)R＋R0=r，即R=4.5時(shí)，電源的輸出功率最大，最大值P=(R+R0)=(3+4.5)W=13.3W10．如圖所示，圖線AB是某閉合電路的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖線，OM是某定值電阻R的伏安特性曲線，由圖求：（1）R的阻值；（2）處在直線OM與AB交點(diǎn)C時(shí)電源的輸出功率；（3）電源的最大輸出功率。【答案】（1）（2）8W（3）9W【解析】【分析】（1）根據(jù)伏安特性曲線的斜率求出電阻的阻值．（2）交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓和電流為電源輸出電壓和輸出電流，根據(jù)P=UI求出電源的輸出功率．（3）當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時(shí)，電源輸出功率最大．【詳解】（1）OM是電阻的伏安特性曲線，電阻：．（2）交點(diǎn)C處電源的輸出功率為：（3）電源的最大輸出功率Pm，是在外電阻的阻值恰等于電源內(nèi)電阻時(shí)達(dá)成的．答：（1）R的阻值為2Ω．（2）處在直線OM與AB交點(diǎn)C時(shí)電源的輸出功率為8W．（3）電源的最大輸出功率為9W．【點(diǎn)睛】對(duì)于圖線核心要根據(jù)物理規(guī)律，從數(shù)學(xué)角度來(lái)理解其物理意義．本題要抓住圖線的斜率、交點(diǎn)的意義來(lái)理解圖象的意義．11．如圖所示，R為電阻箱，V為抱負(fù)電壓表，當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1＝2Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1＝4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2＝5Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2＝5V．求：電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r．【答案】6V；1Ω【解析】【分析】【詳解】根據(jù)閉合電路歐姆定律，得當(dāng)電阻箱讀數(shù)為時(shí)①當(dāng)電阻箱讀數(shù)為時(shí)，②聯(lián)立上兩式得代入①式得．12．如圖，電源電動(dòng)勢(shì)ε=10V，內(nèi)阻不計(jì)