高中物理閉合電路的歐姆定律常見(jiàn)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(jiàn)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(dòng)勢(shì)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(gè)現(xiàn)象：當(dāng)汽車的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，汽車的車燈會(huì)瞬時(shí)變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動(dòng)機(jī)連接的簡(jiǎn)化電路如圖所示，已知汽車電源電動(dòng)勢(shì)為12.5V，電源與電流表的內(nèi)阻之和為0.05Ω。車燈接通電動(dòng)機(jī)未起動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)為10A；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的瞬間，電流表示數(shù)達(dá)到70A。求：（1）電動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)車燈的功率。（2）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間車燈的功率并說(shuō)明其功率減小的原因。（忽略電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)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(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)（2）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間車燈兩端電壓車燈的電阻電源電動(dòng)勢(shì)不變，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)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(dòng)勢(shì)為E，電源的內(nèi)阻為r，其余部分的電阻均可忽略不計(jì)。（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(dá)式；（2）若電源的電動(dòng)勢(shì)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(shí)，電路中的電流I為多大？此時(shí)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(dá)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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，與水平方向成θ＝37°角，其一端接有電動(dòng)勢(shì)E＝4.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω的直流電源。現(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(diǎn)間距離L＝2m，電阻R＝2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。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(guò)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(duì)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(dòng)勢(shì)E=30V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=4Ω，R2=10Ω．兩正對(duì)的平行金屬板長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中沿垂直于板方向發(fā)生的位移大?。浚ú豢紤]粒子的重力）【答案】【解析】根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：電場(chǎng)強(qiáng)度：粒子做類似平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)分運(yùn)動(dòng)公式，有：L=v0ty=at2其中：聯(lián)立解得：點(diǎn)睛：本題是簡(jiǎn)單的力電綜合問(wèn)題，關(guān)鍵是明確電路結(jié)構(gòu)和粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律和類似平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(dòng)勢(shì)，求出內(nèi)阻．兩圖線交點(diǎn)表示電阻與電源組成閉合電路時(shí)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(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻從圖象的交點(diǎn)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(diǎn)睛】本題考查對(duì)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(diǎn)就表示該電源和該電阻組成閉合電路時(shí)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(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組成。請(qǐng)推導(dǎo)當(dāng)滿足什么條件時(shí)，電源輸出功率最大，并寫出最大值的表達(dá)式。【答案】【解析】【分析】【詳解】由閉合電路歐姆定律電源的輸出功率得有當(dāng)R=r時(shí)，P有最大值，最大值為.8．如圖所示，為某直流電機(jī)工作電路圖(a)及電源的U-I圖象(b)。直流電機(jī)的線圈電阻R=0.25Ω，閉合開關(guān)后，直流電機(jī)正常工作，電流表的示數(shù)I=2A，求：（1）電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r；（2）直流電機(jī)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(fù)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(gè)管道置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dòng)。忽略液體流動(dòng)時(shí)與管道間的流動(dòng)阻力。（1）開關(guān)斷開時(shí)，求兩導(dǎo)板間電壓，并比較導(dǎo)體板的電勢(shì)高低；（2）開關(guān)閉合后，求：a.通過(guò)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(qiáng)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(dòng)等效為寬度為d的導(dǎo)體棒切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Bdv0則開關(guān)斷開時(shí)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(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)差的變化為：10．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)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(zhǎng)l＝0.1m的絕緣細(xì)線懸掛于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點(diǎn)。電鍵S合上后，小球靜止時(shí)細(xì)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(chǎng)強(qiáng)度的大?。?2)帶電小球的質(zhì)量;(3)現(xiàn)剪斷細(xì)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(yùn)動(dòng)到左極板，求小球到達(dá)左極板的位置與O點(diǎn)的距離L?！敬鸢浮浚?）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(chǎng)強(qiáng)度：(2)由小球的受力情況知：解得：(3)剪斷細(xì)線后，在水平方向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)：解得：小球與左板相碰的位置為：11．在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率和電動(dòng)機(jī)的線圈電阻?！敬鸢浮?2.0W2Ω【解析】【詳解】當(dāng)電流表和電壓表的示數(shù)為0.5A和1.0V時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止工作，電動(dòng)機(jī)中只有電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻消耗電能，其阻值當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電流表、電壓表示數(shù)分別為2.0A和15.0V，則電動(dòng)機(jī)的總功率線圈電阻的熱功率所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率12．如圖a所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)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(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(gè)力作用下運(yùn)動(dòng)，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(gè)力的作用下，向下做加速運(yùn)動(dòng)．【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(shí)間t均勻增加，說(shuō)明金屬桿做的是勻加速運(yùn)動(dòng)，由b圖可得金屬桿在第5s末的電壓是