高考物理閉合電路的歐姆定律專題訓練答案

1、高考物理閉合電路的歐姆定律專題訓練答案一、高考物理精講專題閉合電路的歐姆定律1 平行導軌p、 q 相距 l 1 m，導軌左端接有如圖所示的電路其中水平放置的平行板電容器兩極板 m 、n 相距 d 10 mm ，定值電阻 r1 2123 r，r 2 ，金屬棒 ab 的電阻 r2，其他電阻不計磁感應強度b0.5 t 的勻強磁場豎直穿過導軌平面，當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動時，懸浮于電容器兩極板之間，質量m 110 14kg，電荷量 q1 14210 c 的微粒恰好靜止不動取g 10 m/s ，在整個運動過程中金屬棒與導軌接觸良好且速度保持恒定試求：(1)勻強磁場的方向和mn 兩點間的電勢差(2)

2、ab 兩端的路端電壓；(3)金屬棒 ab 運動的速度【答案】 (1) 豎直向下； 0.1 v(2)0.4 v. (3) 1 m/s.【解析】【詳解】（1）負電荷受到重力和電場力的作用處于靜止狀態(tài)，因為重力豎直向下，所以電場力豎直向上，故m 板帶正電 ab 棒向右做切割磁感線運動產生感應電動勢，ab 棒等效于電源，感應電流方向由ba，其 a 端為電源的正極，由右手定則可判斷，磁場方向豎直向下微粒受到重力和電場力的作用處于靜止狀態(tài)，根據平衡條件有mgeq又 e u mn dmgd所以 umn 0.1 vq（2）由歐姆定律得通過r3 的電流為iu mn 0.05 ar3則 ab 棒兩端的電壓為 ua

3、b umn i0.5r1 0.4 v.（3）由法拉第電磁感應定律得感應電動勢eblv由閉合電路歐姆定律得e uab ir 0.5 v聯立解得v1 m/ s.2 在如圖所示的電路中，電阻箱的阻值r 是可變的，電源的電動勢為e，電源的內阻為r，其余部分的電阻均可忽略不計。（1）閉合開關s，寫出電路中的電流i 和電阻箱的電阻r 的關系表達式；（2）若電源的電動勢e 為 3v，電源的內阻r 為 1，閉合開關s，當把電阻箱r 的阻值調節(jié)為 14 時，電路中的電流i 為多大？此時電源兩端的電壓（路端電壓）u 為多大？【答案】 (1) ie(2)0.2a 2.8vrr【解析】【詳解】（1）由閉合電路的歐姆定

4、律，得關系表達式:eirr（ 2）將 e=3v， r=1， r=14，代入上式得：電流表的示數i=3a =0.2a141電源兩端的電壓u=ir=2.8v3 某實驗小組設計了如圖所示的歐姆表電路，通過調控電鍵s 和調節(jié)電阻箱r2 ，可使歐姆表具有“1”和“10”兩種倍率。已知：電源電動勢e 1.5v ，內阻r 0.5；毫安表滿偏電流i g5ma，內阻 rg20，回答以下問題：圖的電路中：a 插孔應該接 _表筆（選填紅、黑）；r1 應該選用阻值為_ 的電阻（小數點后保留一位小數）；經檢查，各器材均連接無誤，則：當電鍵s 斷開時，歐姆表對應的倍率為_（選填“1 ”、“10 ”）；為了測量電阻時便于讀

5、出待測電阻的阻值，需將毫安表不同刻度標出歐姆表的刻度值，其中，中央刻度i g處應標的數值是 _；2該小組選擇 s 閉合的檔位，歐姆調零操作無誤，測量電阻rx 時，毫安表指針處于圖位置，由此可知被測電阻 rx _ ?！敬鸢浮亢?2.210 30 45【解析】【詳解】1 歐姆檔內部電源的正極接黑表筆；2 根據歐姆檔倍率關系，可知閉合開關可以將電流表量程變?yōu)樵瓉淼?10 倍，根據分流特點：5mar1105ma5marg解得： r12.2；3 當電鍵 s 斷開時，電流表的量程較小，在相同的電壓下，根據閉合歐姆定律：ier總可知電流越小，能夠接入的電阻越大，所以當電鍵s 斷開時，對應10 檔；4 假設歐

6、姆檔內部電阻為r內 ，根據閉合歐姆定律：i ger內i ge2 r +r內 0i g處對應的阻值：內則r0 r 30；25根據閉合電路歐姆定律：i ger內2ige5r內 +rx解得： rx45。4 一電瓶車的電源電動勢e48v，內阻不計，其電動機線圈電阻r 3，當它以v 4m/s的速度在水平地面上勻速行駛時，受到的阻力f48n。除電動機線圈生熱外，不計其他能量損失，求：(1)該電動機的輸出功率；(2)電動機消耗的總功率?！敬鸢浮?(1) 192w ， (2) 384w 。【解析】【詳解】(1)電瓶車勻速運動，牽引力為：ff48n電動機的輸出功率為：p出fv484w192w ；(2)由能量守恒

7、定律得：eip出i 2 r代入數據解得：i8a所以電動機消耗的總功率為：p總ei488w384w 。5 如圖所示，電路中接一電動勢為 4v、內阻為 2 的直流電源，電阻 r1、 r2 、r3、 r4 的阻值均為 4，電容器的電容為 30f，電流表的內阻不計，當電路穩(wěn)定后，求：（ 1）電流表的讀數（ 2）電容器所帶的電荷量（ 3）如果斷開電源，通過 r2 的電荷量【答案】（ 1） 0.4a（2-5q10-5c） 4.8 10c （ 3）=2.42【解析】【分析】【詳解】當電鍵 s 閉合時，電阻r、 r2 被短路根據歐姆定律求出流過r3 的電流，即電流表的讀1數電容器的電壓等于r3 兩端的電壓，求

8、出電壓，再求解電容器的電量斷開電鍵s 后，電容器通過 r 、 r2 放電，r 、 r2 相當并聯后與r3 串聯再求解通過r2 的電量11（1）當電鍵 s 閉合時，電阻r1 、 r2 被短路根據歐姆定律得e0.4 a電流表的讀數 irr3（2）電容器所帶的電量qcu 3 cir3 4.810 5 c（3）斷開電鍵 s 后，電容器相當于電源，外電路是r1 、 r2 相當并聯后與r3 串聯由于各個電阻都相等，則通過r2 的電量為 q1q 2.4 10 5 c26 如圖所示的電路中，電源的電動勢e12v ，內阻未知，r18， r21.5， l 為規(guī)格“ 3v ， 3w ”的燈泡，開關s 斷開時，燈泡恰

9、好正常發(fā)光（不考慮溫度對燈泡電阻的影響）試求：（ 1）燈泡的額定電流和和燈絲電阻；（ 2）電源的內阻；（ 3）開關 s 閉合時，燈泡實際消耗的功率【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 033 ；p0（2）斷開 s 時，燈 l 正常發(fā)光，即i 1i 0 ，根據閉合電路歐姆定律e i（0 r1rl r），得 re( r1rl )121 ；i 08 31（3）閉合 s 時，設外電路總電阻為r外， r并rl r231.5rl r231 ；1.5所以 r外r并 r1189 ；設干路電流為 i 總 ，則 i 總e

10、r12 a1.2a ；r外91燈兩端的電壓 u l ，則 u li 總rl r21.21v 1.2v ；r2rl燈的實際功率為 pl ： plu l21.21.2w0.48w rl3點睛：對于直流電路的計算問題，往往先求出局部的電阻，再求出外電路總電阻，根據歐姆定律求出路端電壓和總電流，再計算各部分電路的電壓和電流7 如圖所示的電路中，當s 閉合時，電壓表和電流表(均為理想電表 )的示數各為1.6v 和0.4a當 s 斷開時，它們的示數各改變0.1v 和 0.1a，求電源的電動勢和內電阻【答案】 e 2 v，r 1 【解析】試題分析：當s 閉合時， r1、 r2 并聯接入電路，由閉合電路歐姆定

11、律得：u1 e i1r 即 e1 6 04r ， 當 s 斷開時，只有r1 接入電路，由閉合電路歐姆定律得：u2 e i2r，即 e（ 1 6 0 1）（ 0 40 1） r， 由 得： e 2 v，r 1 考點：閉合電路歐姆定律【名師點睛】求解電源的電動勢和內阻，常常根據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形式8 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m 、n 是電阻可忽略的導體板，兩導體板與開關 s 和定值電阻r 相連。整個管道置于勻強磁場中，磁感應強度大小為b 、方向

12、沿 z 軸正方向。管道內始終充滿導電液體， m 、n 兩導體板間液體的電阻為 r ，開關 s 閉合前后，液體均以恒定速率 v0 沿 x 軸正方向流動。忽略液體流動時與管道間的流動阻力。（ 1）開關 s 斷開時，求 m 、 n 兩導板間電壓 u 0 ，并比較 m 、n 導體板的電勢高低；（ 2）開關 s 閉合后，求：a. 通過電阻 r 的電流 i 及 m 、 n 兩導體板間電壓u ；b. 左右管道口之間的壓強差vp ?！敬鸢浮浚?1） u0=bdv0， mbdrv0b2 dv0n （ 2） a u； b vpr 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

13、等效為寬度為d 的導體棒切割磁感線，產生的電動勢e=bdv0則開關斷開時u0=bdv0由右手定則可知等效電源mn（2） a由閉合電路歐姆定律內部的電流為n 到m，則m 點為等效正極，有mn ；u 0bdv0irr rr外電路兩端的電壓：u iru 0 rbdrv0r rr rb設開關閉合后，管道兩端壓強差分別為v p ，忽略液體所受的摩擦阻力，開關閉合后管道內液體受到安培力為f 安 ，則有vphdf安f安 =bid聯立可得管道兩端壓強差的變化為：2v pb dv09 如圖 1 所示，用電動勢為e、內阻為 r 的電源，向滑動變阻器r 供電改變變阻器r 的阻值，路端電壓u 與電流 i 均隨之變化（

14、1）以 u 為縱坐標， i 為橫坐標，在圖2 中畫出變阻器阻值r 變化過程中u-i 圖像的示意圖，并說明u-i 圖像與兩坐標軸交點的物理意義（ 2） a請在圖 2 畫好的 u-i 關系圖線上任取一點，畫出帶網格的圖形，以其面積表示此時電源的輸出功率；b請推導該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件（3）請寫出電源電動勢定義式，并結合能量守恒定律證明：電源電動勢在數值上等于內、外電路電勢降落之和【答案】 （1） ui 圖象如圖所示：圖象與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2） a 如圖所示 ：e2b.4r（ 3）見解析【解析】（ 1） ui 圖像如圖所示，其中圖像與縱軸

15、交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2） a如圖所示b電源輸出的電功率：p i 2 r (e)2 re 2r 2rr2rrr當外電路電阻 r=r 時，電源輸出的電功率最大，為pmax = e24r（3）電動勢定義式：ew非靜電力q根據能量守恒定律，在圖1 所示電路中，非靜電力做功w 產生的電能等于在外電路和內電路產生的電熱，即w i 2 rt i 2 rtirqirqe ir ir u內u 外本題答案是：（1） ui 圖像如圖所示，其中圖像與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2） a如圖所示當外電路電阻r=r 時，電源輸出的電功率最大，為pmax

16、=e24r（3） eu 內u 外點睛：運用數學知識結合電路求出回路中最大輸出功率的表達式，并求出當r=r 時，輸出功率最大10 如圖所示，電阻 r1=4， r2=6，電源內阻 r=0.6，如果電路消耗的總功率為 40w ，電源輸出功率為 37.6w，則電源電動勢和 r3 的阻值分別為多大？【答案】 20v【解析】電源內阻消耗的功率為，得：由得：外電路總電阻為，由閉合電路歐姆定律得：。點睛：對于電源的功率要區(qū)分三種功率及其關系：電源的總功率，輸出功率，內電路消耗的功率，三者關系是。11 如圖所示，電源電動勢e=8vr =10 r1=202,電容器兩極板間距，內阻，,r=30d=0.1m。當電鍵閉

17、合時，一質量-3m=2 10kg 的帶電液滴恰好靜止在兩極板中間。取重力加速度 g=10m/s 2，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，液滴運動到某一極板處需要經過多長時間？【答案】（ 1） 510-4c，帶正電；（ 2） 0.1s?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）電鍵閉合時，兩板間電壓u1：r2u 1e4vr1r2r液滴保持靜止：u 1qmgd解得： q=510-4c，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動，加速度a：q u 2mgmadd122at2解得： t=0.1s12 如圖所示的電路中，電源電動勢e11v，內阻 r1 ；電阻 r14 ，電阻r2 6 ，電容器 c 30 f ，電池內阻r1 12閉合 s，求穩(wěn)定后通過電路的總電流；閉合 s，求穩(wěn)定后電容器所帶的電荷量；3 然后將開關 s 斷開，求