(物理)物理閉合電路的歐姆定律專項習題解析

(物理)物理閉合電路的歐姆定律專項習題及答案剖析(物理)物理閉合電路的歐姆定律專項習題及答案剖析(物理)物理閉合電路的歐姆定律專項習題及答案剖析（物理）物理閉合電路的歐姆定律專項習題及答案剖析一、高考物理精講專題閉合電路的歐姆定律1．以以下圖電路，A、B兩點間接上一電動勢為4V、內(nèi)電阻為1Ω的直流電源，三個電阻的阻值均為4Ω，電容器的電容為20μF，電流表內(nèi)阻不計，求：(1)閉合開關S后，電容器所帶電荷量；(2)斷開開關S后，經(jīng)過R2的電荷量?！敬鸢浮?1)6.4×10-5C；(2)3.2105C【剖析】【剖析】【詳解】(1)當電鍵S閉合時，電阻R1、R2被短路，據(jù)歐姆定律得電流表的讀數(shù)為IE14A0.8ArR34電容器所帶電荷量QCU3CIR3201060.84C6.4105C(2)斷開電鍵后，電容器相當于電源，外電路R1、R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)，因為各個電阻相等，則經(jīng)過R2的電荷量為Q1Q3.2105C22．以以下圖，電解槽A和電爐B并聯(lián)后接到電源上，電源內(nèi)阻r＝1Ω，電爐電阻R＝19Ω，電解槽電阻r′＝0.5Ω當.S1閉合、S2斷開時，電爐耗費功率為684W；S1、S2都閉合時，電爐耗費功率為475W(電爐電阻可看作不變)．試求：1）電源的電動勢；2）S1、S2閉合時，流過電解槽的電流大小；（3）S1、S2閉合時，電解槽中電能轉變成化學能的功率．【答案】（1）120V（2）20A（3）1700W【剖析】（1）S121閉合，斷開時電爐中電流I0P6ASR電源電動勢EI0(Rr)120V；（2）S1、S2都閉合時電爐中電流為IBP25AR電源路端電壓為UIRR95V流過電源的電流為IEU25Ar流過電槽的電流為IAIIB20A；（3）電解槽耗費的電功率PAIAU1900W電解槽內(nèi)熱耗費功率2'PIAr200W熱電解槽轉變成化學能的功率為P化PAP熱1700W．點睛：電解槽電路在正常工作時是非純電阻電路，不可以用歐姆定律求解其電流，只好依據(jù)電路中電流關系求電流．3．愛惜環(huán)境，人人有責；改良環(huán)境，從我做起；文明搭車，低碳出行。跟著冬每天氣的變化，12月6號起，陽泉開始推行靈便車單雙號限行。我市的公交和出租車，已基本實現(xiàn)全電動覆蓋。既節(jié)儉了能源，又保護了環(huán)境。電機驅動的原理，可以定性簡化成以以下圖的電路。在水平川面上有B5T的垂直于平面向里的磁場，電阻為1Ω的導體棒ab垂直放在寬度為0.2m的導體框上。電源E是用好多工作電壓為4V的18650鋰電池串聯(lián)而成的，不計電源內(nèi)阻及導體框電阻。接通電源后ab恰可做勻速直線運動，若ab需要戰(zhàn)勝400N的阻力做勻速運動，問：1）按以以下圖電路，ab會向左仍是向右勻速運動？2）電源E相當于要用多少節(jié)鋰電池串聯(lián)？【答案】（1）向右；（2）100節(jié)【剖析】【剖析】【詳解】(1)電流方向由a到b，由左手定章可知導體棒ab遇到向右的安培力，因此其向右勻速運動。(2)ab做勻速運動，安培力與阻力相等，即BILF阻400N解得I400A則UIR400V電源E相當于要用鋰電池串聯(lián)節(jié)數(shù)U400n100節(jié)4．手電筒里的兩節(jié)干電池（串聯(lián)）用久了，燈泡發(fā)出的光會變暗，這時我們會認為電池沒電了。但有人為了“節(jié)儉”，在手電筒里裝一節(jié)新電池和一節(jié)舊電池搭配使用。設一節(jié)新電池的電動勢E11=0.3Ω；一節(jié)舊電池的電動勢22Ω。手電筒=1.5V，內(nèi)阻rE=1.2V，內(nèi)阻r=4.3使用的小燈泡的電阻R=4.4Ω。求：(1)當使用兩節(jié)新電池時，燈泡兩頭的電壓；(2)當使用新、舊電池混裝時，燈泡兩頭的電壓及舊電池的內(nèi)阻r2上的電壓；(3)依據(jù)上邊的計算結果，剖析將新、舊電池搭配使用能否穩(wěn)固?！敬鸢浮?1)2.64V；(2)1.29V；(3)不穩(wěn)固。因為舊電池內(nèi)阻耗費的電壓Ur大于其電動勢2E（或其耗費的電壓大于其供給的電壓），燈泡的電壓變小【剖析】【剖析】【詳解】(1)兩節(jié)新電池串聯(lián)時，電流I=2E10.6AR2r1燈泡兩頭的電壓UIR2.64V(2)一新、一舊電池串聯(lián)時，電流I=E1E20.3ARr1r2燈泡兩頭的電壓UIR1.32V舊電池的內(nèi)阻r2上的電壓UrIr21.29V(3)不穩(wěn)固。因為舊電池內(nèi)阻耗費的電壓Ur大于其電動勢E2（或其耗費的電壓大于其供給的電壓），燈泡的電壓變小。5．電源的電動勢為4.8V、外電阻為4.0Ω時，路端電壓為4.0V。假如在外電路并聯(lián)一個6.0Ω的電阻，路端電壓是多大？【答案】3.6V【剖析】【詳解】由題意可知當外電阻為4.0Ω時，依據(jù)歐姆定律可知電流U外4A1.0AIR4由閉合電路歐姆定律EI(Rr)代入數(shù)據(jù)解得r=0.8Ω當外電路并聯(lián)一個6.0Ω的電阻時46R并2.446電路中的總電流E4.8IA=1.5AR并r2.40.8因此路端電壓UIR并1.52.4V3.6V6．以以下圖，電源的電動勢

E110V，電阻

R1

21

，電動機繞組的電阻

R0.5

，開關

S1素來閉合．當開關

S2斷開時，電阻

R1的電功率是

525W；當開關

S2閉合時，電阻R1的電功率是336W，求：1）電源的內(nèi)電阻r；2）開關S2閉合時電動機的效率?！敬鸢浮浚?）1Ω；（2）86.9%?！酒饰觥俊驹斀狻浚?）S2斷開時R1耗費的功率為P1525W，則E2P1R1R1r代入數(shù)據(jù)得r=1Ω（2）S2閉合時R1兩頭的電壓為U，耗費的功率為P2336W，則P2U2R1解得U=84V由閉合電路歐姆定律得EUIr代入數(shù)據(jù)得I=26A設流過R1的電流為I1，流過電動機的電流為I2，則I1U4AR1又I1I2I解得I2=22A則電動機的輸入功率為PMUI2代入數(shù)據(jù)解得PM1848W電動機內(nèi)阻耗費的功率為PRI22R代入數(shù)據(jù)解得PR242W則電動機的輸出功率PPMPR1606W因此開關S2閉合時電動機的效率P86.9%100%PM7．以以下圖電路中，電源電動勢E16V，內(nèi)電阻r＝1.0ΩR2Ω。開＝9.0Ω，R＝15封閉合后，理想電流表A的示數(shù)為0.4A。求：(1)電源的路端電壓；(2)電阻R3的阻值和它耗費的電功率。【答案】(1)15V，(2)10Ω，3.6W?！酒饰觥俊驹斀狻?1)對R2依據(jù)歐姆定律：U2I2R2整個回路的總電流：I路端電壓為：

EU2R1rUEIr代入數(shù)據(jù)得：U15V；(2)對R3：R3U2I3總電流：II2I3代入數(shù)據(jù)得：R310ΩR3耗費的電功率：PI2R333代入數(shù)據(jù)得：P33.6W。8．以以下圖電路，已知R3=4Ω，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)變成0.8A，伏特表讀數(shù)變成3.2V，問：1）哪個電阻發(fā)生斷路故障？2）R1的阻值是多少？3）能否求出電源電動勢E和內(nèi)阻r？假如能，求出結果；假如不可以，說明原因．【答案】（1）R2被燒斷路（2）4Ω（3）只好求出電源電動勢E而不可以求出內(nèi)阻r，E=4V【剖析】【剖析】【詳解】（1）因為發(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，故只好是R2被燒斷了．（2）R2被燒斷后，電壓表的示數(shù)等于電阻R1兩頭的電壓，則R1U13.2.。I140.8（3）第一種狀況下，有：電阻R33111=0.753兩頭的電壓為：U=IR-U×4-2=1V，經(jīng)過電阻R的電流為I3U310.25A，依據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=I11134R34R+（I+I）（R+r）第二狀況下，有E=U1′+I1′（R4+r）代入可得：E=3+（R4+r）E=3.2+0.8（R4+r）解得：E=4V，R4+r=1Ω，因為R4未知，故只好求出電源電動勢E而不可以求出內(nèi)阻r?！久麕燑c睛】本題閉合電路的歐姆定律的應用以及電路的剖析和計算問題，注意解題時要注意有兩種情況，依據(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；本題同時給了我們一個丈量電動勢的方法.9．電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路中電源的路端電壓隨電流變化的關系圖象，滑動變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R0＝3Ω．1）當R為什么值時，R0耗費的功率最大，最大值為多少？2）當R為什么值時，電源的輸出功率最大，最大值為多少？【答案】（1）0；10.9W；（2）4.5；13.3W【剖析】【剖析】（1）由乙圖得電源的電動勢和內(nèi)阻，當R=0時，R0耗費的功率最大；（2）當外電阻等于內(nèi)電阻時，電源的輸出功率最大，挨次計算求解．【詳解】（1）由題干乙圖知電源的電動勢和內(nèi)阻為：E=20V，r=205Ω=7.5Ω2由題圖甲剖析知道，當R=0時，R0耗費的功率最大，最大為E2202R0=3W=10.9WmR0r37.5（2）當R＋R=r，即R=4.5Ω時，電源的輸出功率最大，最大值0E22(R+R0)=20(3+4.5)W=13.3WP=R0Rr34.57.510．以以下圖的電路中，兩平行金屬板

A、B水平擱置，兩板間的距離

d40cm，電源電動勢

E

24V，內(nèi)電阻

r

1

，電阻

R

15

，閉合開關

S，待電路堅固后，一帶電量q110

2C,質量m=2

10

2kg的小球恰巧靜止于兩板之間．取

g10m/s2，求：1）兩板間的電壓為多少2）此時，滑動變阻器接入電路的阻值為多少【答案】（1）8V（2）8Ω【剖析】【詳解】試題剖析：(1)由題意可知小球恰巧靜止于兩板之間，一小球為對象，遇到重力和電場力二力均衡，因此有qUmg，d故：Umgd2102100.4V8V；q1102(2)設此時滑動變阻器接入電路的阻值為RP，由閉合電路歐姆定律可得電路中的電流為IEr，RpRUIRP，得：RP8Ω。11．以以下圖，水平擱置的平行金屬導軌

abdc，相距

l＝0.50m，bd間連有一固定電阻R＝0.20

Ω，導軌電阻可忽視不計．磁感覺強度

B＝0.40T

的勻強磁場方向垂直于導軌平面，導體棒

MN

垂直放在導軌上，其電阻也為

R，導體棒能無摩擦地沿導軌滑動，當

MN以v＝4.0m/s

的速度水平向右勻速運動時，求：1）導體棒MN中感覺電動勢的大??；2）回路中感覺電流的大小，流過R的電流方向；3）導體棒MN兩頭電壓的大?。敬鸢浮?1)0.80V；(2)2A，b到d；（3）0.4V?！酒饰觥俊酒饰觥?）導體垂直切割磁感線，由公式E=BLv求出感覺電動勢；2）MN相當于電源，依據(jù)閉合電路歐姆定律求解感覺電流大??；3）棒兩頭的電壓是路端電壓，由U=IR即可求出結果．【詳解】1）依據(jù)法拉第電磁感覺定律得：感覺電動勢EBlv0.80V（2）依據(jù)閉合電路的歐姆定律得，經(jīng)過R的電流IE2A2R由右手定章可知，流過R的電流方向為b到d（3）導體棒MN兩頭電壓為路端電壓，則：UIR0.4V【點睛】本題是電磁感覺、電路和磁場相聯(lián)合的綜合題，應用E=BLv、歐姆定律即可解題，要注意ab切割磁感線產(chǎn)生電動勢，

ab

相當于電源，ab壓．

兩頭電勢差不是感覺電動勢，而是路端電12．以以下圖為用直流電動機提高重物的裝置，重物的重量為500N，電源電動勢為110V，不計電源內(nèi)阻及各處摩擦，當電動機以0.9m/s的恒定速度向上提高重物時，電路中的電流為5A，求：(1)提高重物耗費的功率；(2)電動機線圈