物理專題匯編物理閉合電路的歐姆定律(一)含解析

1、【物理】物理專題匯編物理閉合電路的歐姆定律( 一) 含解析一、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(shí)，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(shí)，標(biāo)有 “4V， 4W”的電動(dòng)機(jī)正常工作求電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻【答案】 6V，2【解析】【詳解】當(dāng)開關(guān)接a 時(shí)，電路中的電流為P2.51I1= U1 =5 A=0.5A.由閉合電路歐姆定律得E=U1 I1r當(dāng)開關(guān)接b 時(shí)，電路中的電流為P24I2 =U 2 = 4 A=1A.由閉合電路歐姆定律得E=U2 I2r聯(lián)立解得E=6Vr=2.2 如圖所示，水平U 形光滑框架，寬度L1m ，電阻忽略不計(jì)，

2、導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m0.2kg ，電阻R0.5，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2T ，方向垂直框架向上.現(xiàn)用F1N 的拉力由靜止開始向右拉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)勢的大小；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【答案】（）0.4V （） 0.8A 從 a 流向 b（） 0.16N 水平向左（） 4.2m / s2【解析】【分析】【詳解】試題分析： （ 1）根據(jù)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢公式E=BLv，求出電動(dòng)勢的大?。?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、.（ 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E BLv 0.21 2V0.4V（2）由閉合電路歐姆定律得回路電流E0.4IA 0.8 A，由右手定則可知電流方向R0.5為：從 a 流向 b（3） ab 受安培力 F BIL 0.2 0.81N0.16N ，由左手定則可知安培力方向?yàn)椋核较蜃螅?）根據(jù)牛頓第二定律有 ： FF安ma ，得 ab 桿的加速度FF安10.16 m / s24.2m / s2am0.23 如圖所示電路，電源電動(dòng)勢為1.5V，內(nèi)阻為0.12 ，外電路的電阻為1.38 ，求

4、電路中的電流和路端電壓【答案】 1A； 1.38V【解析】【分析】【詳解】閉合開關(guān)S 后，由閉合電路歐姆定律得：電路中的電流I 為： I=A=1A路端電壓為： U=IR=11.38=1.38（ V）4 如圖所示，質(zhì)量m=1 kg 的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37、寬度 L=1 m光滑絕緣框架上。勻強(qiáng)磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內(nèi))。右側(cè)回的路中，電源的電動(dòng)勢 E=8 V，內(nèi)阻 r=1 。電動(dòng)機(jī) M 的額定功率為 8 W，額定電壓為 4 V，線圈內(nèi)阻 R 為 0.2 ，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 1

5、0 m/s 2）。試求 :(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流IM 以及電動(dòng)機(jī)的輸出的功率P 出 ；(2)通過電源的電流I 總以及導(dǎo)體棒的電流I ；(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的大小?！敬鸢浮?( 1 ) 7.2W； ( 2) 4A； 2A； ( 3) 3T?！窘馕觥俊驹斀狻?1) 電動(dòng)機(jī)的正常工作時(shí)，有PUI M所以PI M2AU故電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出 P I M2 R 7.2W(2) 對閉合電路有UEI 總 r所以I總EUr4A；故流過導(dǎo)體棒的電流為II 總I M2A(3) 因?qū)w棒受力平衡，則F安mg sin376N由F安BIL可得磁感應(yīng)強(qiáng)度為F安B3TIL5 利用電動(dòng)機(jī)通過如圖所示的電路提升重物，已知電源

6、電動(dòng)勢E6V ，電源內(nèi)阻r 1 ，電阻 R 3 ，重物質(zhì)量 m 0.10kg ，當(dāng)將重物固定時(shí)，理想電壓表的示數(shù)為5V，當(dāng)重物不固定，且電動(dòng)機(jī)最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時(shí)，電壓表的示數(shù)為5.5V ， ( 不計(jì)摩擦， g 取 10m / s2 ). 求：12串聯(lián)入電路的電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為多大？重物勻速上升時(shí)的速度大小3勻速提升重物3m 需要消耗電源多少能量？【答案】 （1） 2；（ 2） 1.5m / s （ 3）6J【解析】【分析】根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電路中的電流和電動(dòng)機(jī)輸入電壓. 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率等于輸出的機(jī)械功率和發(fā)熱功率之和，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律列方程求解重物勻速上升時(shí)的速度大小，根

7、據(jù) WEIt 求解勻速提升重物 3m 需要消耗電源的能量【詳解】1由題，電源電動(dòng)勢E6V，電源內(nèi)阻 r1，當(dāng)將重物固定時(shí)，電壓表的示數(shù)為5V，則根據(jù)閉合電路歐姆定律得電路中電流為 IEU65r1A1電動(dòng)機(jī)的電阻 RMUIR5 132I12 當(dāng)重物勻速上升時(shí)，電壓表的示數(shù)為U5.5VEU ，電路中電流為 I 0.5 Ar電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U MEI Rr60.531 V 4V故電動(dòng)機(jī)的輸入功率PU M I 40.5 2W根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得U M I mgvI 2 R代入解得， v1.5m / s3 勻速提升重物3m 所需要的時(shí)間 th32s ，v1.5則消耗的電能 WEI t60.5 26

8、J【點(diǎn)睛】本題是歐姆定律與能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的綜合應(yīng)用 .對于電動(dòng)機(jī)電路，不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是純電阻電路，歐姆定律成立；當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立6 如圖所示電路，已知 R3=4，閉合電鍵，安培表讀數(shù)為 0.75A，伏特表讀數(shù)為 2V，經(jīng)過一段時(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：（ 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 E 和內(nèi)阻 r？如果能，求出結(jié)果；如果不能，說明理由【答案】 （1） R2 被燒斷路 （ 2） 4（ 3）只能求出電源電動(dòng)勢E 而不能求出內(nèi)阻r， E=

9、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，說明外電阻增大，故只能是R2 被燒斷了（2） R2 被燒斷后，電壓表的示數(shù)等于電阻R1 兩端的電壓，則 R1U 13.2.。I140.8（3）第一種情況下，有：電阻R33 1 11=0.75 4-2=1V，通過電阻3的兩端的電壓為： U =I R -URU 31，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=I1 R1+（ I1+I3）（ R4+r）電流為 I 30.25AR34第二情況下，有E=U1+I1（ R4+r ）代入可得： E=3+（ R4+r）E=3.2+0.8（ R4+r）解得：E=4V，R4+r=1，由于 R4 未知，

10、故只能求出電源電動(dòng)勢E 而不能求出內(nèi)阻r ?！久麕燑c(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)勢或內(nèi)阻，是常用的方法；此題同時(shí)給了我們一個(gè)測量電動(dòng)勢的方法 .7 如圖所示，某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道，管道寬為d，管道高度為h ，上、下兩面是絕緣板，前后兩側(cè)M 、N 是電阻可忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)S 和定值電阻R 相連。整個(gè)管道置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 、方向沿z 軸正方向。管道內(nèi)始終充滿導(dǎo)電液體，M 、N兩導(dǎo)體板間液體的電阻為r，開關(guān)S 閉合前后，液體均以恒定速率v0 沿

11、 x 軸正方向流動(dòng)。忽略液體流動(dòng)時(shí)與管道間的流動(dòng)阻力。（ 1）開關(guān) S 斷開時(shí)，求 M 、 N 兩導(dǎo)板間電壓 U 0 ，并比較 M 、N 導(dǎo)體板的電勢高低；（ 2）開關(guān) S 閉合后，求：a. 通過電阻 R 的電流 I 及 M 、 N 兩導(dǎo)體板間電壓U ；b. 左右管道口之間的壓強(qiáng)差Vp ?！敬鸢浮浚?1） U0=Bdv0， MN （ 2） a UBdRv0 ； b VpB2 dv0R rh( R r )【解析】【詳解】（1）該發(fā)電裝置原理圖等效為如圖，管道中液體的流動(dòng)等效為寬度為d 的導(dǎo)體棒切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=Bdv0則開關(guān)斷開時(shí)U0=Bdv0由右手定則可知等效電源MN 內(nèi)部的電流為N

12、 到 M，則 M 點(diǎn)為等效正極，有MN ；（2） a由閉合電路歐姆定律U 0Bdv0IrR rR外電路兩端的電壓：U IRU 0 RBdRv0R rR rb設(shè)開關(guān)閉合后，管道兩端壓強(qiáng)差分別為V p ，忽略液體所受的摩擦阻力，開關(guān)閉合后管道內(nèi)液體受到安培力為F 安 ，則有VphdF安F安 =BId聯(lián)立可得管道兩端壓強(qiáng)差的變化為：V pB2dv0h(Rr )8 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 E 24V，內(nèi)電阻r 1，電阻 R 15，閉合開關(guān) S待電路穩(wěn)定后，一帶電量q 5 210 42110 C，質(zhì)量 mkg 的小球恰好靜止于兩板之間取g 10

13、m/s 求：（ 1）兩板間的電壓；（ 2）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值【答案】（ 1） 8V（ 2）8【解析】【詳解】(1)對小球，由平衡條件得：mgqE ，又 EU，d整理并代入數(shù)據(jù)解得：mgd2 10 4100.04U15V 8V；q10(2)設(shè)此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為RP ，由閉合電路歐姆定律得：EI，RRPr而UIRP ，則得：ERPU，RRPr代入數(shù)據(jù)可得：24RP8，15RP1解得：RP8。答：(1)兩板間的電壓為8V；(2)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為8.9 如圖所示， R 為電阻箱， V 為理想電壓表，當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1 2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U 4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R 5時(shí)，電壓

14、表讀數(shù)為U 5V求：電源的電動(dòng)勢 E和內(nèi)阻122r【答案】 6V；1【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R2時(shí)E U 1U 1 r1R1當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R25時(shí)， E U 2U 2 rR2聯(lián)立上兩式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V10 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?！敬鸢浮?2

15、2.0 W2 【解析】【詳解】當(dāng)電流表和電壓表的示數(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U 11.02r0.5I1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2.0 A 和 15.0 V，則電動(dòng)機(jī)的總功率P總 U 2 I 215.02.0 W 30.0 W線圈電阻的熱功率P熱Ir 2.022 W8.0 W所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率P輸出 P總 P熱30.0 W 8.0 W 22.0 W11 如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=10V，內(nèi)阻 r=0.5 ，電動(dòng)機(jī)的電阻 R0=1.0 ，電阻R1=1.5 U1=3.0V，求：電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)

16、（ 1）電源釋放的電功率；（ 2）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率；【答案】 （1） 20W （ 2） 12W 8W【解析】【分析】（1）通過電阻兩端的電壓求出電路中的電流I，電源的總功率為P=EI，即可求得；（2）由 U 內(nèi) =Ir 可求得電源內(nèi)阻分得電壓，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為1內(nèi)，電動(dòng)機(jī)消耗U=E-U -U的功率為 P 電 =UI；電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為P 機(jī) =P 電 -I20R 【詳解】（1U 1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，總電流為：I=R3.0I=A=2 A，1.5電源釋放的電功率為：P=EI =102 W=20 W；（2）電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：U= E Ir U1則 U =

17、（10 2 0.5 3.0）V=6 V；電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為：P 電 =UI=62 W=12 W；電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為：P 熱 =I2 0 2 1.0 W=4 W；R =2電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，據(jù)能量守恒為：P 機(jī) =P 電 P 熱P 機(jī) =（ 124） W=8 W；【點(diǎn)睛】對于電動(dòng)機(jī)電路，關(guān)鍵要正確區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是非純電阻電路；當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，是純電阻電路對于電動(dòng)機(jī)的輸出功率，往往要根據(jù)能量守恒求解12 如圖所示，四個(gè)電阻阻值均為R，電鍵 S 閉合時(shí)，有一質(zhì)量為m，帶電量為q 的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點(diǎn)現(xiàn)打開電鍵S，這個(gè)帶電小球便向平行板電容器的一個(gè)極板運(yùn)動(dòng)，并和此板碰撞，碰撞過程中小球沒有機(jī)械能損失，只是碰后小球所帶電量發(fā)生變化，碰后小球帶有和該板同種