高中物理閉合電路的歐姆定律常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)

高中物理閉合電路的歐姆定律常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)一、高考物理精講專題閉合電路的歐姆定律1．如圖所示電路，電源電動勢為1.5V，內(nèi)阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω，求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=1×1.38=1.38（V）2．小明坐在汽車的副駕駛位上看到一個現(xiàn)象：當(dāng)汽車的電動機啟動時，汽車的車燈會瞬時變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動機連接的簡化電路如圖所示，已知汽車電源電動勢為12.5V，電源與電流表的內(nèi)阻之和為0.05Ω。車燈接通電動機未起動時，電流表示數(shù)為10A；電動機啟動的瞬間，電流表示數(shù)達到70A。求：（1）電動機未啟動時車燈的功率。（2）電動機啟動瞬間車燈的功率并說明其功率減小的原因。（忽略電動機啟動瞬間燈泡的電阻變化）【答案】（1）120W；（2）67.5W【解析】【分析】【詳解】(1)電動機未啟動時（2）電動機啟動瞬間車燈兩端電壓車燈的電阻電源電動勢不變，電動機啟動瞬間由于外電路等效總電阻減小，回路電流增大，內(nèi)電路分得電壓增大，外電路電壓減小，所以車燈電功率減小。3．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(nèi)阻為r，其余部分的電阻均可忽略不計。（1）閉合開關(guān)S，寫出電路中的電流I和電阻箱的電阻R的關(guān)系表達式；（2）若電源的電動勢E為3V，電源的內(nèi)阻r為1Ω，閉合開關(guān)S，當(dāng)把電阻箱R的阻值調(diào)節(jié)為14Ω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)(2)0.2A2.8V【解析】【詳解】（1）由閉合電路的歐姆定律，得關(guān)系表達式:（2）將E=3V，r=1Ω，R=14Ω，代入上式得：電流表的示數(shù)I==0.2A電源兩端的電壓U=IR=2.8V4．如圖所示，金屬導(dǎo)軌平面動摩擦因數(shù)μ＝0.2，與水平方向成θ＝37°角，其一端接有電動勢E＝4.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω的直流電源?，F(xiàn)把一質(zhì)量m＝0.1kg的導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸的兩點間距離L＝2m，電阻R＝2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計。在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B＝0.5T，方向豎直向上的勻強磁場。己知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2（不考慮電磁感應(yīng)影響），求：(1)通過導(dǎo)體棒中電流大小和導(dǎo)體棒所受安培力大??；(2)導(dǎo)體棒加速度大小和方向?！敬鸢浮?1)1.5A，1.5N；(2)2.6m/s2，方向沿導(dǎo)軌平面向上【解析】【詳解】(1)由閉合電路歐姆定律可得根據(jù)安培力公式可得導(dǎo)體棒所受安培力大小為(2)對導(dǎo)體棒受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立可得方向沿導(dǎo)軌平面向上5．如圖所示，電源電動勢E=30V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=4Ω，R2=10Ω．兩正對的平行金屬板長L=0.2m，兩板間的距離d=0.1m．閉合開關(guān)S后，一質(zhì)量m=5×10﹣8kg，電荷量q=+4×10﹣6C的粒子以平行于兩板且大小為=5×102m/s的初速度從兩板的正中間射入，求粒子在兩平行金屬板間運動的過程中沿垂直于板方向發(fā)生的位移大??？（不考慮粒子的重力）【答案】【解析】根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：電場強度：粒子做類似平拋運動，根據(jù)分運動公式，有：L=v0ty=at2其中：聯(lián)立解得：點睛：本題是簡單的力電綜合問題，關(guān)鍵是明確電路結(jié)構(gòu)和粒子的運動規(guī)律，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律和類似平拋運動的分運動公式列式求解．6．如圖所示，線段A為某電源的U－I圖線，線段B為某電阻R的U－I圖線，由上述電源和電阻組成閉合電路時，求：（1）電源的輸出功率P出是多大？（2）電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)是多少？（3）電源的效率η是多大？【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7%【解析】試題分析：（1）由電源的U-I圖象讀出電動勢，求出內(nèi)阻．兩圖線交點表示電阻與電源組成閉合電路時的工作狀態(tài)，讀出電壓和電流，由公式P=UI求出電源的輸出功率．（2）電源內(nèi)部損耗的電功率由公式求解．（3）電源的總功率為，電源的效率為．代入數(shù)據(jù)求解即可．（1）從A的圖線可讀出，電源的電動勢E=3V，內(nèi)阻從圖象的交點可讀出：路端電壓U=2V，電路電流I=2A則電源的輸出功率為（2）電源內(nèi)部損耗的電功率（3）電源的總功率為故電源的效率為【點睛】本題考查對電源和電阻伏安特性曲線的理解能力，關(guān)鍵要理解兩圖線的交點就表示該電源和該電阻組成閉合電路時的工作狀態(tài)，能直接讀出電流和路端電壓，從而求出電源的輸出功率．7．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，電源輸出功率最大，并寫出最大值的表達式?！敬鸢浮俊窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻坑砷]合電路歐姆定律電源的輸出功率得有當(dāng)R=r時，P有最大值，最大值為.8．如圖所示，為某直流電機工作電路圖(a)及電源的U-I圖象(b)。直流電機的線圈電阻R=0.25Ω，閉合開關(guān)后，直流電機正常工作，電流表的示數(shù)I=2A，求：（1）電源的電動勢E及內(nèi)阻r；（2）直流電機輸出功率P．【答案】（1）3V；0.5Ω（2）3W【解析】【詳解】(1)由圖可知，；(2)由電路的路端電壓與負載的關(guān)系：非純電阻元件，根據(jù)能量守恒定律：所以9．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，管道高度為，上、下兩面是絕緣板，前后兩側(cè)是電阻可忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)和定值電阻相連。整個管道置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為、方向沿軸正方向。管道內(nèi)始終充滿導(dǎo)電液體，兩導(dǎo)體板間液體的電阻為，開關(guān)閉合前后，液體均以恒定速率沿軸正方向流動。忽略液體流動時與管道間的流動阻力。（1）開關(guān)斷開時，求兩導(dǎo)板間電壓，并比較導(dǎo)體板的電勢高低；（2）開關(guān)閉合后，求：a.通過電阻的電流及兩導(dǎo)體板間電壓；b.左右管道口之間的壓強差?！敬鸢浮浚?）U0=Bdv0，（2）a．；b．【解析】【詳解】（1）該發(fā)電裝置原理圖等效為如圖，管道中液體的流動等效為寬度為d的導(dǎo)體棒切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢E=Bdv0則開關(guān)斷開時U0=Bdv0由右手定則可知等效電源MN內(nèi)部的電流為N到M，則M點為等效正極，有；（2）a．由閉合電路歐姆定律外電路兩端的電壓：b．設(shè)開關(guān)閉合后，管道兩端壓強差分別為，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，則有聯(lián)立可得管道兩端壓強差的變化為：10．如圖所示，電源電動勢E＝15V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝R3＝R4＝8Ω，一電荷量q＝＋3×10－5C的小球，用長l＝0.1m的絕緣細線懸掛于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點。電鍵S合上后，小球靜止時細線與豎直方向的夾角θ＝37°，已知兩板間距d＝0.1m，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)兩板間的電場強度的大??；(2)帶電小球的質(zhì)量;(3)現(xiàn)剪斷細線，并在此瞬間使小球獲得水平向左的初速度，則小球剛好運動到左極板，求小球到達左極板的位置與O點的距離L。【答案】（1）140V/m（2）（3）0.16m【解析】【詳解】(1)電阻連接后的總外電阻為：干路上的電流：平行板電容器兩板間電壓：電場強度：(2)由小球的受力情況知：解得：(3)剪斷細線后，在水平方向上做勻減速直線運動豎直方向做自由落體運動：解得：小球與左板相碰的位置為：11．在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。求這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率和電動機的線圈電阻。【答案】22.0W2Ω【解析】【詳解】當(dāng)電流表和電壓表的示數(shù)為0.5A和1.0V時，電動機停止工作，電動機中只有電動機的內(nèi)阻消耗電能，其阻值當(dāng)電動機正常工作時，電流表、電壓表示數(shù)分別為2.0A和15.0V，則電動機的總功率線圈電阻的熱功率所以電動機的輸出功率12．如圖a所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距L＝1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝370角，下端連接阻值為R＝0.4Ω的電阻．勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度為B＝0.4T，質(zhì)量m＝0.2Kg、電阻R＝0.4Ω的金屬桿放在兩導(dǎo)軌上，桿與導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸，金屬導(dǎo)軌之間連接一理想電壓表．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止沿導(dǎo)軌開始下滑，電壓表示數(shù)U隨時間t變化關(guān)系如圖b所示．取g＝10m/s2，sin370＝0.6，cos370＝0.8求：⑴金屬桿在第5s末的運動速率；⑵第5s末外力F的功率；【答案】(1)1m/s(2)-0.8W【解析】【分析】金屬桿沿金屬導(dǎo)軌方向在三個力作用下運動，一是桿的重力在沿導(dǎo)軌向下方向的分力G1，二是拉力F在沿導(dǎo)軌向下方向的分力F1，三是沿導(dǎo)軌向上方向的安培力，金屬桿在這幾個力的作用下，向下做加速運動．【詳解】(1)如下圖所示，F(xiàn)1是F的分力，G1是桿的重力的分力，沿導(dǎo)軌向上方向的安培力未畫出，由題設(shè)條件知，電壓表示數(shù)U隨時間t均勻增加，說明金屬桿做的是勻加速運動，由b圖可得金屬桿在第5s末的電壓是