高中物理部分電路歐姆定律練習(xí)題及答案

1、高中物理部分電路歐姆定律練習(xí)題及答案一、高考物理精講專題部分電路歐姆定律1.如圖中所示B為電源，電動勢E=27V,內(nèi)阻不計(jì)。固定電阻/?i=500Q,&為光敏電阻。C為平行板電容器，虛線到兩極板距離相等，極板長/i=8.0 xl0-2m,兩極板的間距d=l.OxlO-2moS為屏，與極板垂直，到極板的距離/2=0.16moP為一圓盤，由形狀相同、透光率不同的三個(gè)扇形a、b和c構(gòu)成，它可繞朋/軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)細(xì)光束通過扇形a、b、c照射光敏電阻&時(shí)，&的阻值分別為10000、2000Q.4500Qo有一細(xì)電子束沿圖中虛線以速度vo=8.OxlO6m/s連續(xù)不斷地射入C。已知電子電量e=1.6xlO19

2、C,電子質(zhì)Mn?=9xl0-31kgo忽略細(xì)光束的寬度、電容器的充電放電時(shí)間及電子所受的重力。假設(shè)照在/?2上的光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)Ri阻值立即有相應(yīng)的改變。（1）設(shè)圓盤不轉(zhuǎn)動，細(xì)光束通過b照射到缶上，求平行板電容器兩端電壓5（計(jì)算結(jié)呆保留二位有效數(shù)字）。（2）設(shè)圓盤不轉(zhuǎn)動，細(xì)光束通過b照射到/?2上，求電子到達(dá)屏S上時(shí)，它離O點(diǎn)的距離*（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）。（3）轉(zhuǎn)盤按圖中箭頭方向勻速轉(zhuǎn)動，每3秒轉(zhuǎn)一圈。取光束照在a、b分界處時(shí)=0,試在圖中給出的坐標(biāo)紙上，畫出電子到達(dá)屏S上時(shí)，它離O點(diǎn)的距離y隨時(shí)間r的變化圖線（06s間）。要求在y軸上標(biāo)出圖線最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的值。（不要求寫出計(jì)算過程，只

3、按畫出的圖線就給分）【答案】(1)5.4V(2)【答案】(1)5.4V(2)2.4xl02ma【解析】a【解析】【分析】由題意可知綜合考查閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律和類平拋運(yùn)動，根據(jù)歐姆定律、類平拋運(yùn)動及運(yùn)動學(xué)公式計(jì)算可得?！驹斀狻拷猓?1)設(shè)電容器C兩極板間的電壓為口，Ui=K+凡27x500Ui=K+凡27x500500+2000V=54V設(shè)電場強(qiáng)度人小為&電子在極板間穿行時(shí)加速度人小為4穿過C的時(shí)間為偏轉(zhuǎn)的距離為兒根據(jù)牛頓第二定律得：eEeUa=mrnd電子做類平拋運(yùn)動，則有：厶=1皿yQ=at292聯(lián)立得：E片If2/nv;&+&d1當(dāng)光束穿過b時(shí),心=2000Q,代入數(shù)據(jù)解得:y

4、o=4.8X10-3m由此可見,Vi=8X10%由此可見，y?d,電子不能通過電容器C。當(dāng)光束穿過C時(shí)，/?z=4500Q同理可求得:)1.2xl02m【點(diǎn)睛】根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電流的大小，從而得出乩兩端的電勢差，即電容器兩極板間的電勢差。根據(jù)電容器兩端間的電勢差求出電場強(qiáng)度的人小，根據(jù)類平拋運(yùn)動的規(guī)律求出離開偏轉(zhuǎn)電場的豎直距離，離開電場后做勻速直線運(yùn)動，結(jié)合豎直方向上的分速度，根據(jù)等時(shí)性求出勻速直線運(yùn)動的豎直距離，從而得出電子到達(dá)光屏離0點(diǎn)的距離。2.在如圖甲所示電路中，己知電源的電動勢E二6V、內(nèi)阻r=lQ,4.B兩個(gè)定值電阻的阻值分別為Ra=2Q和嗆二1Q,小燈泡的U-/圖線如圖乙

5、所示，求小燈泡的實(shí)際電功率和電源的總功率分別為多少？【答案】0.75W（0.70W-0.80W均算正確）;10.5W（10.1W-10.9W均算正確）【解析】【詳解】設(shè)小燈泡兩端電壓為S電流為人由閉合電路歐姆定律有E=U+（l+旳）（Ra+r）代入數(shù)據(jù)有1.5-0.75/作電壓與電流的關(guān)系圖線，如圖所示:交點(diǎn)所對應(yīng)的電壓U二0.75V（0.73V0.77V均算正確）電流/二1A（0.96A1.04A均算正確）則燈泡的實(shí)際功率P=UI=0.75W（0.70W0.80W均算正確）U電源的總功率P&=E（+Rb）=10.5W（10.1W10.9W均算正確）對于同一物理問題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個(gè)不

6、同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì).一段橫截面積為S、長為/的金屬電阻絲，單位體枳內(nèi)有n個(gè)自由電子，每一個(gè)電子電量為e.該電阻絲通有恒定電流時(shí)，兩端的電勢差為U,假設(shè)自由電子定向移動的速率均為V.（1）求導(dǎo)線中的電流I；（2）所謂電流做功，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功.為了求解在時(shí)間t內(nèi)電流做功W為多少，小紅記得老師上課講過，W二Ult,但是不記得老師是怎樣得出W二Ult這個(gè)公式的，既然電流做功是導(dǎo)線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功，那么應(yīng)該先求出導(dǎo)線中的恒定電場的場強(qiáng)，即E二#,設(shè)導(dǎo)體中全部電荷為q后，再求出電場力做的功W=qEvt=qjVt,將

7、q代換之后，小紅沒有得出W=Ult的結(jié)果.請幫助小紅補(bǔ)充完善這個(gè)問題中電流做功的求解過程.為了更好地描述某個(gè)小區(qū)域的電流分布情況，物理學(xué)家引入了電流密度這一物理量，定義其人小為單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的電量.若已知該導(dǎo)線中的電流密度為j,導(dǎo)線的電阻率為。，試證明：片=jp.（3）由于恒定電場的作用，導(dǎo)體內(nèi)自由電子會發(fā)生定向移動，但定向移動的速率遠(yuǎn)小于自由電子熱運(yùn)動的速率，而運(yùn)動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子發(fā)生碰撞從而減速，因此自由電子定向移動的平均速率不隨時(shí)間變化.金屬電阻反映的是定向移動的自由電子與不動的粒子的碰撞.假設(shè)自由電子連續(xù)兩次與不動的粒子碰撞的時(shí)間間隔平均值為to（這個(gè)時(shí)間由自由電子熱

8、運(yùn)動決定，為一確定值），碰撞后自由電子定向移動的速度全部消失，碰撞時(shí)間不計(jì).請根據(jù)以上內(nèi)容，推導(dǎo)證明金屬電阻絲的電阻率與金屬絲兩端的電壓無關(guān).2m【答案】(1)I=neSv(2)見解析(3)電阻率P=-為定值，與電壓無關(guān).【解析】4D假設(shè)在ts內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的總電量為q,貝IJ：q=vne其中ts內(nèi)，通過橫截面所以電子所占體積V=Svt所以q=Svnet根據(jù)電流的定義，得：I=y=neSva.如圖所示，根據(jù)電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系，E=-=-Ivt所以在ts內(nèi)，恒定電場對自由電荷的靜電力做功W=qEl=qEvt=q-vt=qUvt其中q=It,帶入上式得W=IUtb根據(jù)題意，單位時(shí)間內(nèi)，通過

9、單位面枳的電荷量，稱為電流密度根據(jù)電阻定律：R=p-S又因?yàn)?=W丄所以：U_IR_7P_qT=T=r=p=Jp(3)自由電子連續(xù)兩次與同一個(gè)不動粒子碰撞的時(shí)間間隔為t。，碰后電子立刻停止運(yùn)動.根據(jù)動量定理由e-tQ=mv-0，得v=y-Iml0+vUet電子定向移動的平均速率為V=-結(jié)合題圖可知待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度結(jié)合題圖可知待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T.根據(jù)電流得微觀表達(dá)式一冊皿劈=瞬U2m1根據(jù)歐姆定律r=t=nAS*門SmlS2m根據(jù)電阻定律可知p=了=TIneStQInet0故影響電阻率的因素為:單位體枳的自由電子數(shù)目n,電子在恒定電場中由靜止加速的平均速發(fā)to.材料的電阻隨磁場的增強(qiáng)

10、而增人的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度.如圖所示為某磁敏電阻在室溫下的電阻一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中弘、&分別表示有、無磁場時(shí)磁敏電阻的阻值.為了測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B,需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值弘請按要求完成下列實(shí)驗(yàn).囹2圖囹2圖3設(shè)計(jì)一個(gè)町以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路，并在圖中的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖(磁敏電阻及所處磁場已給出，待測磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度人小約為0.61.0T,不考慮磁場對電路其他部分的影響).要求誤差較小.提供的器材如下：A磁敏電阻，無磁場時(shí)阻值Ro=150Q滑動變阻器/?,總電阻約為20Q電流表A,量程2.5mA,內(nèi)阻約30Q電壓表V,量程3V,內(nèi)阻

11、約3kQ直流電源E,電動勢3V,內(nèi)阻不計(jì)開關(guān)S,導(dǎo)線若干(2)正確接線后，將磁敏電阻置入待測磁場中，測量數(shù)據(jù)如卜表：123456U(V)0.000.450.911.501.792.71/(mA)0.000.300.601.001.201.80根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測量值Rb=0.（3）試結(jié)合題圖簡要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0-0.2T和0.41.0T范憐|內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？（4）某同學(xué)在查閱相關(guān)資料時(shí)看到了圖所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻一磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線（關(guān)于縱軸對稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？【答案】（1）見解析圖（2）1500：0.90（3）在00.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻

12、的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或不均勻變化）；在有一個(gè)表頭，其滿偏電流/g=lmA,內(nèi)阻/?g=500Q.求：（1）如何將該表頭改裝成量程U=3V的電壓表？（2）如何將該表頭改裝成屋程/=0.6A的電流表？【答案】（1）與表頭串聯(lián)一個(gè)2500Q的分壓電阻，并將表頭的刻度盤按設(shè)計(jì)的量程進(jìn)行刻度。（2）與表頭并聯(lián)一個(gè)0.83Q的分流電阻，并將表頭的刻度盤按設(shè)計(jì)的量程進(jìn)行刻度?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）電壓表滿偏時(shí)，由歐姆定律公式可知：U=/g（/?+&）解得：/?=2500Q即與表頭串聯(lián)一個(gè)2500Q的分壓電阻，并將表頭的刻度盤按設(shè)計(jì)的量程進(jìn)行刻度。（2）電流表滿偏時(shí)，由歐姆定律公式可知：/g/?g=

13、（/-/g）r解得：/?=0.83Q即與表頭并聯(lián)一個(gè)0.83Q的分流電阻，并將表頭的刻度盤按設(shè)計(jì)的量程進(jìn)行刻度。如圖所示，R!=2Q,R2=3Q,滑動變阻器最大值心二5Q,則當(dāng)滑動觸頭從a滑到b的過程中，電流表示數(shù)的最小值為多少？【答案】2A【解析】【分析】【詳解】設(shè)觸頭上部分電阻為xQ,則下部分為(5-x)Q，總電阻尺_(dá)(2+x)(8-x)_(2+x)(8-x)2+%+8-xW5x5由數(shù)學(xué)知識可知當(dāng)2+x=8-x時(shí)，即x=3Q時(shí)，R最人，此時(shí)Rmax=0=2.50安培表的示數(shù)最小I麗=【點(diǎn)睛】外電路的總電阻與局部電路電阻的變化是一致的，當(dāng)局部電阻增人時(shí)，總電阻也增人，本題就根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行分

14、析.用一個(gè)標(biāo)有額定電壓為12V的燈泡做實(shí)驗(yàn)，測得燈絲電阻隨燈泡兩端電壓變化關(guān)系圖線如圖所示，求：設(shè)燈絲電阻與絕對溫度成正比，室溫為300K,求正常發(fā)光條件卞燈絲的溫度。將一定值電阻與燈泡串聯(lián)后接到20V電壓上，要使燈泡能正常發(fā)光，串聯(lián)的電阻為【答案】(1)2400K(2)5.33Q【解析】【詳解】設(shè)燈泡的電阻為R=kT,當(dāng)電壓為0時(shí)有，溫度為室溫7；=300Kr嚴(yán)ki=g當(dāng)燈泡為額定功率時(shí)，為度為人，電阻為R2=kT2=8Q聯(lián)立解得T2=2400K燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過燈泡的電流為/=-=1.5AR、.20-12Q=5,33Q1.5故電阻的阻值為故電阻的阻值為8.如圖所示，電源內(nèi)阻r=0.4Q,

15、R、=R嚴(yán)R產(chǎn)R,=4G,當(dāng)電鍵K閉合時(shí)，電流表與電壓表讀數(shù)分別為2A,2V,試求：電源電動勢E；(2)電鍵K斷開時(shí)，電壓表讀數(shù)為多少？3.96V3.96V(K斷開)因?yàn)?K斷開)因?yàn)閒/三=2V,所以有:電源的外電壓：電源電動勢為：(2)電鍵K斷開時(shí)，則有:【詳解】等效電路圖(K閉合/i=/2=0.5A/3=1.5A1=254U=I、R,=6VE=”+力=6+25xO4V=7V根據(jù)閉合電路歐姆定律有:則電壓表的示數(shù)：t/=Z/?,=3.96V9.如圖所示電路中，三只相同的小燈泡規(guī)格都是6V1A”，電源電壓為12V,電阻R的阻值為6G.假設(shè)小燈泡電阻不變，S閉合后，求：（1）S,、5均斷開時(shí)，

16、小燈泡厶兩端的電壓；（2）二閉合，S3斷開時(shí)，通過小燈泡厶的電流；（3）S,、S3均閉合時(shí)，小燈泡厶的功率?！敬鸢浮?1)6V(2)0.67A(3)1.5W【解析】【詳解】（1）【解析】【詳解】（1）小燈泡的電阻：電路中的電流：小燈泡厶兩端的電壓：（2）二個(gè)小燈泡的總電阻:電路的總電流：小燈泡厶的電流：R占=-=6Q；1ru12,I=1Ar+rl6+66&=3Q；L22rU124I=Ar+rl6+33u=嘰=6、Ir=-I=ix-=-A0.67A（3）三個(gè)小燈泡的總電阻:（3）三個(gè)小燈泡的總電阻:電路的總電流:1R+Rl小燈泡厶的電流:小燈泡厶的電功率:4z4x1-5=0-5Aj小燈泡厶的電功

17、率:&=/盒盡=052x6=1.5W10.如圖所示，滑動變阻器的總電阻R=1000Q,A、3兩端電壓U=100V,調(diào)節(jié)滑片P使其下部電阻/?i=400Q.（1）空載時(shí)，C、D兩端電壓多人？（2）在C、D間接入一個(gè)/?o=4OOQ的電阻，C、D兩端的電壓多人？【答案】（1）40V（2）25V【解析】【分析】【詳解】（1）空載時(shí)CD兩端電壓，即為&兩端的電壓；則為:F嵌X牆wow（2）由圖可知心與&并聯(lián)后，再與&串聯(lián)，則總電阻=600+400 x400400+400=600+400 x400400+400=800Q.由歐姆定律町得：則CD兩端的電壓=x200=25V800=x200=25V8001

18、1.如圖所示，是有兩個(gè)量程的電流表的電路.當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為IEA,當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為l2=0.1A,.已知表頭的內(nèi)阻股為100Q滿偏電流I為2mA,求電阻Ri、R2的值.TOC o 1-5 h ztI*IIg咫oabc1Ao.lk【答案】電阻Ri、R2的值分別為0.2Q和1.84Q【解析】試題分析：接a、b時(shí)為G表頭與R2串聯(lián)成一支路，該支路再與Ri并聯(lián)，作為電流表，由電路得出量程的表達(dá)式.接a、c時(shí)為&與R2串聯(lián)后與G表頭并聯(lián)成一電流表，由電路得出量程的表達(dá)式由兩個(gè)表達(dá)式求得R】與R2的值.解：接紙b時(shí)，&起分流作用為一支路，G與R2串聯(lián)為一支路，此時(shí)量程為I訐1A

19、,而電流表的量程為當(dāng)G表頭達(dá)到滿偏時(shí)通過兩個(gè)支路的總電流，即為同理，接a、c時(shí)，R1+R2為一支路起分流作用，G為一支路，此時(shí)量程為l2=0.1A由式構(gòu)成一方程組，只有心與R2為未知量，代入數(shù)據(jù)求得:R訐0.2Q,R2=1.84Q答：電阻R“R2的值分別為0.2Q和1.84QI1Ii趙R2Sb【點(diǎn)評】本題考查電流表的改裝原理，要明確改裝原理，會分析串并聯(lián)電路的規(guī)律，能根據(jù)并聯(lián)電阻的分流作用求解量程的表達(dá)式12一個(gè)允許通過最人電流為2A的電源和一個(gè)滑動變阻器，接成如圖甲所示的電路.滑動變阻器最人阻值為&二22Q,電源路端電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律如圖乙所示，圖中U=12V的直線為圖線的漸近線，試