高中物理閉合電路的歐姆定律技巧閱讀訓(xùn)練策略及練習(xí)題(含答案)

1、高中物理閉合電路的歐姆定律技巧閱讀訓(xùn)練策略及練習(xí)題 ( 含答案 )一、高考物理精講專(zhuān)題閉合電路的歐姆定律1 如圖 (1)所示 ，線圈匝數(shù) n 200 匝，直徑 d1 40cm，電阻 r 2，線圈與阻值r6的電阻相連在線圈的中心有一個(gè)直徑d 2 20cm 的有界圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖(2)所示規(guī)律變化，試求： (保留兩位有效數(shù)字 )(1)通過(guò)電阻 r 的電流方向和大??；(2)電壓表的示數(shù)【答案】（ 1）電流的方向?yàn)閎a ；7.9a； （ 2）47v【解析】【分析】【詳解】（1）由楞次定律得電流的方向?yàn)閎a由法拉第電磁感應(yīng)定律得e nbd2)2b0.30.2ns 磁場(chǎng)面積 s(而t0.2t

2、/ s 1t / stt20.1根據(jù)閉合電路的歐姆定律e7.9 air r（ 2）電阻 r 兩端的電壓為 u=ir=47v2 如圖所示的電路中，當(dāng)開(kāi)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(kāi)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(shì)和內(nèi)阻【答案】 6v，2【解析】【詳解】當(dāng)開(kāi)關(guān)接a 時(shí)，電路中的電流為p2.51i1=a=0.5a.u15由閉合電路歐姆定律得e=u1 i1r當(dāng)開(kāi)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=2.3 手電筒里的兩節(jié)干電池（串聯(lián)）用久了

3、，燈泡發(fā)出的光會(huì)變暗，這時(shí)我們會(huì)以為電池沒(méi)電了。但有人為了“節(jié)約”，在手電筒里裝一節(jié)新電池和一節(jié)舊電池搭配使用。設(shè)一節(jié)新電池的電動(dòng)勢(shì) e11=0.3 ；一節(jié)舊電池的電動(dòng)勢(shì)22。手電筒=1.5v，內(nèi)阻 re =1.2v，內(nèi)阻 r =4.3使用的小燈泡的電阻r=4.4 。求：(1)當(dāng)使用兩節(jié)新電池時(shí)，燈泡兩端的電壓；(2)當(dāng)使用新、舊電池混裝時(shí)，燈泡兩端的電壓及舊電池的內(nèi)阻r2上的電壓；(3)根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，分析將新、舊電池搭配使用是否妥當(dāng)?！敬鸢浮?(1)2.64v； (2)1.29v； (3)不妥當(dāng)。因?yàn)榕f電池內(nèi)阻消耗的電壓ur 大于其電動(dòng)勢(shì) e2（或其消耗的電壓大于其提供的電壓），燈泡的

4、電壓變小【解析】【分析】【詳解】(1)兩節(jié)新電池串聯(lián)時(shí)，電流i = 2e10.6ar 2r1燈泡兩端的電壓uir2.64v(2)一新、一舊電池串聯(lián)時(shí)，電流i = e1e20.3arr1 r2燈泡兩端的電壓ui r1.32v舊電池的內(nèi)阻r 2 上的電壓u ri r21.29v(3)不妥當(dāng)。因?yàn)榕f電池內(nèi)阻消耗的電壓ur 大于其電動(dòng)勢(shì)e2（或其消耗的電壓大于其提供的電壓），燈泡的電壓變小。4 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=40 cm。電源電動(dòng)勢(shì) e=24 v，內(nèi)電阻r=1 ，電阻 r=15 。閉合開(kāi)關(guān) s，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小球從b 板小孔以初速度v =4

5、m/s 豎直向上射入兩板間，小球恰能到達(dá)a 板。若小球帶電荷量為0-2-22q=1 10 c，質(zhì)量為m=2 10 kg，不考慮空氣阻力，取 g=10 m/s 。求：（ 1） a、b 兩板間的電壓 u；（ 2）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值rp；（ 3）電源的輸出功率 p。【答案】（ 1） 8v；（ 2） 8；（ 3） 23w【解析】【詳解】（1）對(duì)小球從 b 到 a 的過(guò)程，由動(dòng)能定理：qu mgd 01 mv22解得： u=8v（2）由歐姆定律有：euirru電流為： irp解得： rp8（3）根據(jù)電功率公式有：pi 2 rrp解得： p23w5 如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)e 110v ，電阻 r1

6、21，電動(dòng)機(jī)繞組的電阻 r 0.5，開(kāi)關(guān) s1 始終閉合當(dāng)開(kāi)關(guān)s2 斷開(kāi)時(shí)，電阻r 的電功率是525w ；當(dāng)開(kāi)關(guān) s2 閉合時(shí)，電阻1r1 的電功率是 336w ，求：（ 1）電源的內(nèi)電阻 r；（ 2）開(kāi)關(guān) s2 閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)的效率?！敬鸢浮浚?1） 1；（ 2） 86.9%。【解析】【詳解】（1） s2 斷開(kāi)時(shí) r1 消耗的功率為p1525 w ，則e2p1r1r1 r代入數(shù)據(jù)得 r =1（2） s2 閉合時(shí) r1兩端的電壓為u，消耗的功率為p2 336 w ，則p2u 2r1解得 u=84v由閉合電路歐姆定律得euir代入數(shù)據(jù)得 i =26a設(shè)流過(guò) r1 的電流為 i 1，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流

7、為i2，則i1u4 ar1又i 1i 2i解得 i2 =22a則電動(dòng)機(jī)的輸入功率為pmui 2代入數(shù)據(jù)解得 pm1848 w電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的功率為pri 22r代入數(shù)據(jù)解得 pr242 w則電動(dòng)機(jī)的輸出功率ppmpr1606w所以開(kāi)關(guān) s2 閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)的效率p86.9%100%pm6 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37l=1 m的、寬度光滑絕緣框架上。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于框架平面向下(磁場(chǎng)僅存在于絕緣框架內(nèi) )。右側(cè)回路中，電源的電動(dòng)勢(shì)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

8、 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m/s 2）。試求 :(1)通過(guò)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(guò)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。【答案】 ( 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i mp2au故電動(dòng)機(jī)的輸出功率為p出 p i m2 r 7.2w(2) 對(duì)閉合電路有uei 總 r所以i總eur4a；故流過(guò)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

9、得磁感應(yīng)強(qiáng)度為f安b3til7 在如圖所示的電路中，兩平行正對(duì)金屬板a、b 水平放置，兩板間的距離d=4.0cm 電源電動(dòng)勢(shì) e=400v，內(nèi)電阻r=20，電阻 r1=1980 閉合開(kāi)關(guān)s，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）從b 板上的小孔以初速度 v0=1.0m/s豎直向上射入兩板間，小球-7-4恰好能到達(dá) a 板 若小球所帶電荷量 q=1.0 10c，質(zhì)量 m=2.0 10kg，不考慮空氣阻力，忽略射入小球?qū)﹄娐返挠绊?，取g=10m/s 2 求：（1） a、 b 兩金屬板間的電壓的大小u；（ 2）滑動(dòng)變阻器消耗的電功率p；（ 3）電源的效率 【答案】 （1） u =200v（ 2

10、） 20w（ 3） 99.5 0 0【解析】【詳解】（ 1）小球從 b 板上的小孔射入恰好到達(dá) a 板的過(guò)程中，在電場(chǎng)力和重力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè) a、 b 兩極板間電壓為 u，根據(jù)動(dòng)能定理有：12qumgd0mv0 ，解得： u = 200 v（2）設(shè)此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值為r，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的e，而 u = ir ，電流 ir1 rr3解得： r = 2 10滑動(dòng)變阻器消耗的電功率u 220 w pr（3）電源的效率p出i 2 ( r1r)0299.5p總i (r1r r )0【點(diǎn)睛】本題電場(chǎng)與電路的綜合應(yīng)用，小球在電場(chǎng)中做勻減速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理求電壓根據(jù)

11、電路的結(jié)構(gòu)，由歐姆定律求變阻器接入電路的電阻8 如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì) e 12v ，內(nèi)阻未知， r1 8 ， r2 1.5 ， l 為規(guī)格“ 3v ， 3w ”的燈泡，開(kāi)關(guān) s 斷開(kāi)時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光（不考慮溫度對(duì)燈泡電阻的影響）試求：（ 1）燈泡的額定電流和和燈絲電阻；（ 2）電源的內(nèi)阻；（ 3）開(kāi)關(guān) s 閉合時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的功率【答案】 （1） 1a3（ 2） 1（ 3） 0.48w【解析】（1）燈泡的額定電流i 0p03a1a，燈絲電阻 rlu 0 2u 033p0（2）斷開(kāi) s 時(shí)，燈 l 正常發(fā)光，即i 1i 0 ，根據(jù)閉合電路歐姆定律e i（0 r1rl r），得 r

12、e( r1rl )121 ；i 08 31（3）閉合 s 時(shí)，設(shè)外電路總電阻為r外 ， r并rl r231.5rl r231.5所以 r外r并 r1189 ；設(shè)干路電流為 i 總 ，則 i 總er12 a1.2a ；r外91rl r2燈兩端的電壓 u l ，則 u li 總 1.2 1v 1.2v ； rl r2燈的實(shí)際功率為pl ： plu l21.2 1.2w 0.48w rl3；1 ；點(diǎn)睛：對(duì)于直流電路的計(jì)算問(wèn)題，往往先求出局部的電阻，再求出外電路總電阻，根據(jù)歐姆定律求出路端電壓和總電流，再計(jì)算各部分電路的電壓和電流9 如圖所示，電路由一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為e、內(nèi)電阻為r 的電源和一個(gè)滑動(dòng)變阻器r

13、組成。請(qǐng)推導(dǎo)當(dāng)滿(mǎn)足什么條件時(shí)，電源輸出功率最大，并寫(xiě)出最大值的表達(dá)式?！敬鸢浮俊窘馕觥俊痉治觥縠24r【詳解】由閉合電路歐姆定律ierr電源的輸出功率pi 2 r得e 2rp( rr ) 2有e 2rp( rr )24rr當(dāng) r=r 時(shí)， p 有最大值，最大值為2epm.10 如圖所示的電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)k斷開(kāi)時(shí)，v、a的示數(shù)分別為2.1v和0.5a，閉合k后它們的示數(shù)變?yōu)?v 和 0.6a，求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻？（兩表均為理想表）【答案】 2.6v，1【解析】【分析】【詳解】解：根據(jù)歐姆定律得：eu 1i1 r ， eu 2i 2 r代入數(shù)據(jù)得：e2.1 0.5r ， e20.6r解得： e=

14、2.6v， r=111 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【答案】 (1)450 w(2)4【解析】（ 1）重物被提升的功率（ 2）此時(shí)電路中的電流為 5a 則電源的總功率所以線圈電阻消耗的功率為由歐姆定律可得：12 如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)e=10v，內(nèi)阻r=0.5 r0，電阻，電動(dòng)機(jī)的電阻=1.0r =1.5 電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)u =3.0v，求：11（ 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(guò)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-u內(nèi)，電動(dòng)機(jī)消耗u=e-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】（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，總電流為：i=u 1r3.0i=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