高中物理閉合電路的歐姆定律專題訓(xùn)練答案

1、高中物理閉合電路的歐姆定律專題訓(xùn)練答案一、高考物理精講專題閉合電路的歐姆定律1.如圖所示，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的光滑絕緣框架上。勻強磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于名緣框架內(nèi))。右側(cè)回路中，電源的電動勢 E=8 V,內(nèi)阻r=1 Q電動機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 Q此時電動機正常工作 (已知sin 37=0.6, cos 37=0.8,重力加速度g 取10 m/s2)。試求：(1)通過電動機的電流Im以及電動機的輸出的功率P出；(2)通過電源的電流I總以及導(dǎo)體棒的電流I；磁感應(yīng)強度B的

2、大小?！敬鸢浮?1)7.2W； (2)4A; 2A； (3)3T?！窘馕觥俊驹斀狻?1)電動機的正常工作時，有P U Im所以PIm u 2A故電動機的輸出功率為2 一 P出 P Im R 7.2W(2)對閉合電路有U E I 總r所以故流過導(dǎo)體棒的電流為I I 總 Im 2A(3)因?qū)w棒受力平衡，則F 安 mgsin37 6NF安BIL可得磁感應(yīng)強度為IL3T2.利用電動機通過如圖所示的電路提升重物，已知電源電動勢E 6V,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，理想電壓表的示數(shù)為5V,當(dāng)重物不固定，且電動機最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時，電壓表的示數(shù)為

3、5.5V ,(不計摩擦，g取10m/s2).求：1串聯(lián)入電路的電動機內(nèi)阻為多大?2重物勻速上升時的速度大小.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機輸入電壓.電動機消耗的電功率等于輸出的機械功率和發(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的速度 大小，根據(jù) W EIt求解勻速提升重物 3m需要消耗電源的能量.【詳解】1由題，電源電動勢 E 6V ,電源內(nèi)阻r 1 ,當(dāng)將重物固定時，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I-EU5 1Ar 1U

4、 IR 5 1 3 小電動機的電阻 RM 2I1c. . E U '.2當(dāng)重物勻速上升時，電壓表的示數(shù)為U 5.5V ,電路中電流為I ' 0.5Ar電動機兩端的電壓為 UM E I ' R r 6 0.5 3 1 V 4V故電動機的輸入功率 P UM I ' 4 0.5 2W根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得2 _UM I ' mgv I ' R代入解得，v 1.5m/sh3勻速提升重物3m所需要的時間t v 1.52s,則消耗的電能 W EI't 6 0.5 2 6J【點睛】本題是歐姆定律與能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的綜合應(yīng)用.對于電動機電路，不轉(zhuǎn)動時

5、，是純電阻電路，歐姆定律成立；當(dāng)電動機正常工作時，其電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立.3 .在圖中Ri=14Q, R2=9Q當(dāng)開關(guān)處于位置 1時，電流表讀數(shù)I1 = 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=ia, E=3V答：電源的電動勢 E=3V,內(nèi)電阻r=1Q.4 .如圖所示，電路由一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源和一個滑動變阻器 R組成。請推導(dǎo)當(dāng)滿足什么條件時，

6、電源輸出功率最大，并寫出最大值的表達式。氏 E2【答案】4r【解析】由閉合電路歐姆定律電源的輸出功率2P I2RP2(R r)2P (RE2R-27Z-r) 4Rr當(dāng)R=r時，P有最大值，最大值為4r5 .如圖所示電路，已知R3=4 Q,閉合電鍵，安培表讀數(shù)為0.75A,伏特表讀數(shù)為 2V,經(jīng)過一段時間，一個電阻被燒壞 (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)哪個電阻發(fā)生斷路故障？(2) Ri的阻值是多少？(3)能否求出電源電動勢 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) 4a (3)只能求出電源電動勢 E而不能求

7、出內(nèi)阻r, E=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.Ui 3.2，(2) R2被燒斷后，電壓表的示數(shù)等于電阻Ri兩端的電壓，則 Ri 丁 。4 -110.8(3)第一種情況下，有：電阻R3兩端的電壓為：U3=l1R-U1=0.75 X 4-2=1 V通過電阻 R的一，,U31電流為I3 - - 0.25A ,根據(jù)閉合電路歐姆定律得：e=|1r+(|1+|3)(R4+r)R34第二情況下，有E=U1, I+'(R+r)代入可得：E=3+ ( R+r)E=3.2+0.8 (R4+r)解得：E=4V,R4+r=

8、1 Q,由于R4未知，故只能求出電源電動勢E而不能求出內(nèi)阻r?！久麕燑c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算問題，注意解題時要注意有兩種情 況，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩個方程，求解電動勢或內(nèi)阻，是常用的方法；此題同時 給了我們一個測量電動勢的方法 .6.如圖所示的電路中，電阻Ri=9 Q, R2=15Q, R3=30Q,電源內(nèi)電阻r=1 Q,閉合開關(guān) S,理想電流表的本數(shù)I2=0.4A.求：(1)電阻R3兩端的電壓U3；(2)流過電阻Ri的電流Ii的大小;(3)電源的總功率P.匕心【答案】(1) 6.0V (2) 0.6A (3)【解析】【詳解】(1)電阻R兩端有電壓為U3(2

9、)通過電阻R3的電流大小：7.2W流過電阻R1的電流大小為：(3)電源的電動勢為：E 11r I電源的總功率為或PI2R 0.4 15 6.0 (V)U3I33 0.2aR31=|2+|3=O.4+O.2=O.6AU3 0.6 1 0.6 9 6 12VP=1E=7.2W,2I1 r R R2 /R =7.2W7.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 勢E= 24V,內(nèi)電阻r= 1 Q,電阻R= 15Q,閉合開關(guān)S.待電路穩(wěn)定后，一帶電量 q= - 1X10 5C,質(zhì)量m= 2X104kg的小球恰好靜止于兩板之間.取 g=10m/s2.求：(1

10、)兩板間的電壓；(2)滑動變阻器接入電路的阻值.【答案】(1) 8V (2) 8a(1)對小球，由平衡條件得:mg qE ,又E U , d整理并代入數(shù)據(jù)解得:u mgdq2 10 4110 0.04、，c、，5V 8 V ;10 5(2)設(shè)此時滑動變阻器接入電路的阻值為 由閉合電路歐姆定律得：Rp,IRP,則得:ERP代入數(shù)據(jù)可得:24RP15 RP 1 '解得:RP 8Q。答:(1)兩板間的電壓為8V;8a.(2)滑動變阻器接入電路的阻值為8.如圖所示，電阻 Ri=2 ，小燈泡L上標(biāo)有“3V 1.5 W 電源內(nèi)阻r = 1 Q,滑動變阻器的 最大阻值為R0 (大小未知)，當(dāng)觸頭 P

11、滑動到最上端a時安培表的讀數(shù)為l A,小燈泡L恰 好正常發(fā)光，求：I滑動變阻器的最大阻值 R0；(2)當(dāng)觸頭P滑動到最下端b時，求電源的總功率及輸出功率.【答案】(1) 6a (2) 12 W ; 8 W【解析】【分析】【詳解】PL(1)當(dāng)觸頭P滑動到最上端a時，流過小燈泡 L的電流為：Il 0.5AUl流過滑動變阻器的電者吶：I0 Ia Il 0.5AUl -故：Ro 6 I o(2)電源電動勢為：E Ul 1A(W r) 6V當(dāng)觸頭P,滑動到最下端b時，滑動交阻器和小燈泡均被短路.電路中總電流為：IE 2AR r故電源的總功率為：P、 EI 12W輸出功率為：噸 EI I2r 8W9.如圖

12、所示，電源電動勢 E=10V,內(nèi)阻r=1 定值電阻R1=3Qo電鍵S斷開時，定值電阻R2的功率為6W,電源的輸出功率為 9W。電鍵S接通后，理想電流表的讀數(shù)為 1.25A。求出：(1)斷開電鍵S時電流表的讀數(shù)；(2)定值電阻R的阻值。HRi 忸2 g【答案】(1)1A (2) 12 Q【解析】【詳解】(1)電鍵斷開時，電阻 Ri消耗的功率為：P Pe -P2 3W根據(jù)P I2Ri解得I 1A(2)由閉合電路的歐姆定律解得R310.如圖所示的電路中，電源電動勢 E=10V,R2R3R2R312Q內(nèi)阻r=0.5 0,電動機的電阻 Ro=1.0 R電阻U1=3.0V,求：(1)電源釋放的電功率；(2

13、)電動機消耗的電功率.將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率;【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=E即可求得;U=E-Ui-U內(nèi),電動機消耗(2)由U內(nèi)=Ir可求得電源內(nèi)阻分得電壓，電動機兩端的電壓為的功率為P1UI;電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率為P機=P電-I2R).【詳解】(1)電動機正常工作時，總電流為:3.01=一A=2 A,1.5電源釋放的電功率為：P=EI =10X2 W=20 W(2)電動機兩端的電壓為: 則 U= (10- 2X 0.5 3.0) 電動機消耗的電功率為： 電動機消耗的熱功率為：U= E

14、 Ir UiV=6 V;P電=UI=6X2 W=12 WP 熱=I2R0=22X 1.0 W=4 W電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率，據(jù)能量守恒為:P a=Pfe- P 熱P機=(12-4) W=8 W;【點睛】對于電動機電路，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)電動機正常工作 時，是非純電阻電路；當(dāng)電動機被卡住不轉(zhuǎn)時，是純電阻電路.對于電動機的輸出功率, 往往要根據(jù)能量守恒求解.11.如圖所示電路，電源電動勢E=6V,內(nèi)阻r=1 Q外電路中電阻R1=2 Q, R2=3 Q, R3=7.5 Q 電容器的電容 C=4 口(1)電鍵S閉合，電路穩(wěn)定時，電容器所帶的電量.(2)電鍵從閉合到斷

15、開，流過電流表A的電量.【答案】7.2 10 6c ; 1.92 10 5c【解析】(1)電鍵S閉合，電路穩(wěn)定時，電容器所在電路沒有電流.外電路總電阻為:州二國+為居/?：+氏】+ &干路電流為：7 =1. 5A路端電壓為：U=EIr= 4.5V電容器的電壓為：5 =1.8V所以電容器的電量：Q1=CU1=7.2X 1-6C,b板帶正電，a板帶負電.E(2) S斷開，電路穩(wěn)定時，電容器的電壓就是R2的電壓，U2 =3V所以電容器的電量:Q2=CU2=1.2X 1-5C,a板帶正電，b板帶負電.則流過電流表 A的電量Q=Q+Q2= 1. 92X T0C.本題主要考查了閉合電路歐姆定律的直

16、接應(yīng)用，關(guān)鍵要同學(xué)們能理清電路的結(jié)構(gòu)，明確電 容器的電壓與哪部分電路的電壓相等，要知道電路穩(wěn)定時，電容器所在電路沒有電流，其 電壓與所并聯(lián)的電路兩端的電壓相等.12.在如圖所示的電路中，R1 = 3Q, R2 = 6Q, R3= 1.5 Q C= 20曠，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電源的總功率為2W；當(dāng)開關(guān)S閉合時，電源的總功率為4W,求:電源的電動勢和內(nèi)電阻；(2)閉合S時，電源的輸出功率；(3)S斷開和閉合時，電容器所帶的電荷量各是多少？【答案】(1) 4V , 0.5(2) 3.5W (3) 6 10-5C ,0【解析】【分析】斷開S, &、R串聯(lián)，根據(jù)閉合電路歐姆定律求解出電流和電功率表達式；S閉合，Ri、R2并聯(lián)再與R3串聯(lián)，再次根據(jù)閉合電路歐姆定律求解出電流和電功率表達式；最后聯(lián)立求 解；閉合S時電源的輸出功率為 P=E-I2r； S斷開時，C兩端電壓等于電阻 R2兩端電壓，求 解出電壓后根據(jù)Q=CU列式求解.【詳解】(1) S斷開，R2、R3串聯(lián)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得： IE2_總功率為：P IE 2W7.5 rS閉合，Ri、自并聯(lián)再與R3串聯(lián)，總外