高考物理閉合電路的歐姆定律及其解題技巧及練習(xí)題(含答案)

1、高考物理閉合電路的歐姆定律及其解題技巧及練習(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0.12 ，外電路的電阻為1.38 ，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=11.38=1.38（ v）2 如圖所示電路中， r1 9， r2 30，開關(guān) s 閉合時電壓表示數(shù)為 11.4v，電流表示數(shù)為 0.2a，開關(guān) s 斷開時電流表示數(shù)為 0.3a，求：(1)電阻 r3 的值(2)電源電動勢和內(nèi)電阻【答案】（ 1）

2、 15 （2） 12v 1 【解析】【詳解】(1)由圖可知，當(dāng)開關(guān)s 閉合時，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)歐姆定律則有：u(i 1ir 2 ) r1 ir2r3解得：r315(2) 由圖可知，當(dāng)開關(guān) s 閉合時，兩電阻并聯(lián)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律則有：e u (i 1ir2 )r 11.4 0.6rr3s 斷開時，根據(jù)閉合電路的歐姆定律則有：ei 2 (r1r2r )0.3(39r )聯(lián)立解得：e12vr13 如圖所示電路中，r 是電源的內(nèi)阻， r12是外電路中的電阻，如果用r12分和 rp， p和 p別表示電阻 r ，r12上所消耗的功率，當(dāng)12， rr =r = r 時，求：(1) iri1i2 等于

3、多少(2)pr p1 p2 等于多少【答案】 (1)2： 1： 1；(2)4： 1：1?！窘馕觥俊驹斀狻?1)設(shè)干路電流為 i，流過 r1 和 r2 的電流分別為 i1 和 i2。由題， r1 和 r2 并聯(lián)，電壓相等，電阻也相等，則電流相等，故1i1=i2=i2即ir i1 i2=2： 1：1(2)根據(jù)公式 p=i2r，三個電阻相等，功率之比等于電流平方之比，即pr： p1： p2=4： 1： 14 如圖所示， r 為電阻箱， v 為理想電壓表當(dāng)電阻箱讀數(shù)為r1 2時，電壓表讀數(shù)為u1 4v；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為r2 5時，電壓表讀數(shù)為u2 5v求：（1）電源的電動勢e 和內(nèi)阻 r（2）當(dāng)電阻箱r

4、 讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大？最大值pm 為多少？【答案】（ 1） e=6 vr =1 （ 2）當(dāng) r=r=1 時， pm=9 w【解析】【詳解】（1）由閉合電路歐姆定律euir 得：eu 1u 1r ，代入得 e 4442r ，r12eu 2u 2 r ，代入得： e55 r5r ，r25聯(lián)立上式并代入數(shù)據(jù)解得：e=6v， r=1 （2）當(dāng)電阻箱的阻值等于電源的內(nèi)電阻時電源的輸出功率最大，即有r=r=1 電源的輸出功率最大為：pmi 2 r( e ) 2 re262w9w ；2r4r415 如圖所示，電路中接一電動勢為 4v、內(nèi)阻為 2 的直流電源，電阻 r1、 r2 、r3、 r4

5、的阻值均為 4，電容器的電容為 30f，電流表的內(nèi)阻不計，當(dāng)電路穩(wěn)定后，求：（ 1）電流表的讀數(shù)（ 2）電容器所帶的電荷量（ 3）如果斷開電源，通過 r2 的電荷量-5q-5【答案】（ 1） 0.4a（2=2.410 c） 4.8 10c （ 3）2【解析】【分析】【詳解】當(dāng)電鍵 s 閉合時，電阻r、 r2 被短路根據(jù)歐姆定律求出流過r3 的電流，即電流表的讀1數(shù)電容器的電壓等于r3 兩端的電壓，求出電壓，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(dāng)并聯(lián)后與r3 串聯(lián)再求解通過r2 的電量11（1）當(dāng)電鍵 s 閉合時，電阻r1 、 r2 被短路根據(jù)歐姆定

6、律得e0.4 a電流表的讀數(shù) ir3r（2）電容器所帶的電量q cu 3cir34.810 5 c（3）斷開電鍵 s 后，電容器相當(dāng)于電源，外電路是r1 、 r2 相當(dāng)并聯(lián)后與 r3 串聯(lián)由于各個電阻都相等，則通過r2 的電量為 q1q2.4 10 5 c26 如圖所示的電路中，電源的電動勢e12v ，內(nèi)阻未知， r1 8， r21.5 ， l 為規(guī)格“ 3v ， 3w ”的燈泡，開關(guān) s 斷開時，燈泡恰好正常發(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(nèi)阻；（ 3）開關(guān) s 閉合時，燈泡實際消耗的功率【答案】 （1） 1a3（ 2） 1（ 3）

7、0.48w【解析】（1）燈泡的額定電流i 0p03a1a，燈絲電阻 ru 0 23 ；u 03lp0（2）斷開 s 時，燈 l 正常發(fā)光，即i 1i 0 ，根據(jù)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(shè)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(shè)干路電流為 i 總 ，則 i 總er12 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 ： pu l21.21.2w0.48w lrl3點睛：對于

8、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(jù)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，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 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出 （ 2 ） 電 源

9、內(nèi) 部 損 耗 的 電 功 率 由 公 式 內(nèi)2求 解 （ 3 ） 電 源 的 總 功 率 為i rppp總ie ，電源的效率為p出 代入數(shù)據(jù)求解即可p總（1）從 a 的圖線可讀出，電源的電動勢e=3v，內(nèi)阻 re3i m0.56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 pui2 2w4w出（2）電源內(nèi)部損耗的電功率pir2 0.5w2w內(nèi)22（3）電源的總功率為 p總ie23w6wp出466.7%故電源的效率為100%p總6【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

10、路端電壓，從而求出電源的輸出功率8 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。2【答案】e4r【解析】【分析】【詳解】由閉合電路歐姆定律ierr電源的輸出功率pi 2 r得e 2rp( rr ) 2有e 2rp( rr )24rr當(dāng) r=r 時， p 有最大值，最大值為pme 2.4r9用電流傳感器和電壓傳感器等可測干電池的電動勢和內(nèi)電阻改變電路的外電阻，通過電壓傳感器和電流傳感器測量不同工作狀態(tài)的端電壓和電流，輸入計算機，自動生成u i圖線，由圖線得出電動勢和內(nèi)電阻(1)記錄數(shù)據(jù)后，打開“坐標(biāo)繪圖

11、 ”界面，設(shè)x 軸為 “i”， y 軸為 “u”，點擊直接擬合，就可以畫出 u i 圖象，得實驗結(jié)果如圖甲所示根據(jù)圖線顯示，擬合直線方程為：_，測得干電池的電動勢為_v，干電池的內(nèi)電阻為_.(2)現(xiàn)有一小燈泡，其u i 特性曲線如圖乙所示，若將此小燈泡接在上述干電池兩端，小燈泡的實際功率是多少？(簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在方格圖中)【答案】 (1)y 2x 1.5 1.5 2 (2)0.27w【解析】(1)設(shè)直線方程為yax b，把坐標(biāo) (0,1.5)和 (0.75,0)代入方程解得：a 2， b 1.5，得出直線方程為： y 2x 1.5；由閉合電路的歐姆定律得：e ir ir

12、u ir，對比圖象可得： e 1.5v， r2.(2)作出 u e ir 圖線，可得小燈泡工作電流為 0.30a，工作電壓為 0.90v，因此小燈泡的實際功率為： p ui 0.30 0.90w0.27w.10 如圖所示，電源電動勢有e=12v，內(nèi)阻 r =0.5 ，“10v、 20w”的燈泡 l 與直流電動機m并聯(lián)在電源兩極間，燈泡恰能正常發(fā)光，已知電動機線圈的電阻為rm =1，求：（ 1）流過內(nèi)阻的電流為多少？（ 2）電動機的輸出功率為多少？（ 3）電源的效率為多少？【答案】（ 1） 4a （ 2） 16w （ 3）83%【解析】【詳解】(1)設(shè)流過燈泡的電流為il，則i lp20 a 2

13、au10內(nèi)阻 r 的電壓ur=e-ul=12v-10v=2v流過內(nèi)阻的電流為iu r2 a 4ar0.5(2)設(shè)流過電動機的電流為im ，im=i il=4a-2a=2 a電動機的輸入功率為pm 總 =im u=2 10=20w電動機線圈的熱功率為pq=i2mrm =22 1=4w電動機輸出功率為：pm 出=pm 總 -pq=20w-4w=16w(3)電源的總功率為p 總 =ie=412w=48w電源的效率為ui100%10100%83%ei12【點睛】電功、電功率；閉合電路的歐姆定律11 如圖所示的電路中，電源電動勢e=10v，內(nèi)阻 r=0.5 ，電動機的電阻r0=1.0 ，電阻r1=1.5

14、 電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)u1=3.0v，求：（ 1）電源釋放的電功率；（ 2）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=ei，即可求得；（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1內(nèi)，電動機消耗u=e-u -u的功率為 p 電 =ui；電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率為p 機 =p 電 -i20r 【詳解】（1）電動機正常工作時，總電流為：u 1i=r3.0i=a=2 a，1.5電源釋放的電功率為：p=ei =102 w=20 w；（2

15、）電動機兩端的電壓為： u= e ir u1則 u =（10 2 0.5 3.0）v=6 v；電動機消耗的電功率為：p 電 =ui=62 w=12 w；電動機消耗的熱功率為：p 熱 =i2 0 2 1.0 w=4 w；r =2電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率，據(jù)能量守恒為：p 機 =p 電 p 熱p 機 =（ 124） 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(xiāng)1m，導(dǎo)

16、軌平面與水平面成 370 角，下端連接阻值為r 0.4 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 r0.4 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g10m/s 2， sin370 0.6， cos370 0.8 求：金屬桿在第5s 末的運動速率；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， f1 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 0.2v ，設(shè)此時桿的運動速率為 v ，電壓為 u