高中物理閉合電路的歐姆定律解題技巧及練習題(含答案)

高中物理閉合電路的歐姆定律解題技巧及練習題(含答案)一、高考物理精講專題閉合電路的歐姆定律1．如圖所示的電路中，電源電動勢E=10V，內阻r=0.5Ω，電阻R1=1.5Ω，電動機的線圈電阻R0=1.0Ω。電動機正常工作時，電壓表的示數U1=3.0V，求：(1)電源的路端電壓；(2)電動機輸出的機械功率?！敬鸢浮?1)9V；(2)8W【解析】【分析】【詳解】(1)流過電源的電流為I，則路端電壓為U，由閉合電路歐姆定律解得(2)電動機兩端的電壓為電動機消耗的機械功率為解得2．小勇同學設計了一種測定風力大小的裝置，其原理如圖所示。E是內阻不計、電動勢為6V的電源。是一個阻值為的定值電阻。V是由理想電壓表改裝成的指針式測風力顯示器。R是與迎風板A相連的一個壓敏電阻，其阻值可隨風的壓力大小變化而改變，其關系如下表所示。迎風板A的重力忽略不計。試求：壓力F/N050100150200250300…電阻30282624222018…（1）利用表中的數據歸納出電阻R隨風力F變化的函數式；（2）若電壓表的最大量程為5V，該裝置能測得的最大風力為多少牛頓；（3）當風力F為500N時，電壓表示數是多少；（4）如果電源E的電動勢降低，要使相同風力時電壓表測得的示數不變，需要調換，調換后的的阻值大小如何變化？（只寫結論）【答案】（1）；（2）；（3）；（4）阻值變大【解析】【分析】【詳解】（1）通過表中數據可得：，故R與F成線性變化關系設它們的關系式為：代入數據得：①（2）由題意，上的電壓，通過的電流為②③解①~④式，得，當電壓表兩端電壓為5V時，測得的風力最大④（3）由①式得⑤（4）阻值變大3．某實驗小組設計了如圖所示的歐姆表電路，通過調控電鍵和調節(jié)電阻箱，可使歐姆表具有“”和“”兩種倍率。已知：電源電動勢，內阻；毫安表滿偏電流，內阻，回答以下問題：①圖的電路中：插孔應該接_______表筆（選填紅、黑）；應該選用阻值為_________的電阻（小數點后保留一位小數）；②經檢查，各器材均連接無誤，則：當電鍵斷開時，歐姆表對應的倍率為___________（選填“”、“”）；③為了測量電阻時便于讀出待測電阻的阻值，需將毫安表不同刻度標出歐姆表的刻度值，其中，中央刻度處應標的數值是________________；④該小組選擇閉合的檔位，歐姆調零操作無誤，測量電阻時，毫安表指針處于圖位置，由此可知被測電阻_______?！敬鸢浮亢?.2×103045【解析】【詳解】①[1]歐姆檔內部電源的正極接黑表筆；[2]根據歐姆檔倍率關系，可知閉合開關可以將電流表量程變?yōu)樵瓉淼谋?，根據分流特點：解得：；②[3]當電鍵斷開時，電流表的量程較小，在相同的電壓下，根據閉合歐姆定律：可知電流越小，能夠接入的電阻越大，所以當電鍵斷開時，對應檔；③[4]假設歐姆檔內部電阻為，根據閉合歐姆定律：則處對應的阻值：；④[5]根據閉合電路歐姆定律：解得：。4．一電瓶車的電源電動勢E＝48V，內阻不計，其電動機線圈電阻R＝3Ω，當它以v＝4m/s的速度在水平地面上勻速行駛時，受到的阻力f＝48N。除電動機線圈生熱外，不計其他能量損失，求：(1)該電動機的輸出功率；(2)電動機消耗的總功率?！敬鸢浮?1)，(2)?！窘馕觥俊驹斀狻?1)電瓶車勻速運動，牽引力為：電動機的輸出功率為：；(2)由能量守恒定律得：代入數據解得：所以電動機消耗的總功率為：。5．如圖所示，電路中電阻，電源的內電阻，燈泡L上標有“3V0.25A”的字樣，閉合開關S，燈泡正常發(fā)光．求：（1）燈泡的功率；（2）電源的電動勢；（3）電源的總功率；【答案】(1)(2)(3)【解析】【詳解】（1）由題知，燈泡正常發(fā)光，則燈泡的電壓為U=3V，電流為I=0.25A所以燈泡的功率為P=UI=0.75W（2）由閉合電路歐姆定律得：電源的電動勢E=U+I（R+r）=3+0.25×（10+2）=6V（3）電源的總功率：P=IE=0.25×6W=0.5W.6．如圖所示，電源電動勢E=30V，內阻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S后，一質量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】根據閉合電路歐姆定律，有：電場強度：粒子做類似平拋運動，根據分運動公式，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，關鍵是明確電路結構和粒子的運動規(guī)律，然后根據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．7．如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d＝4cm，電源電動勢E＝24V，內電阻r＝1Ω，電阻R＝15Ω，閉合開關S．待電路穩(wěn)定后，一帶電量q＝﹣1×10﹣5C，質量m＝2×10﹣4kg的小球恰好靜止于兩板之間．取g＝10m/s2．求：（1）兩板間的電壓；（2）滑動變阻器接入電路的阻值．【答案】（1）8V（2）8Ω【解析】【詳解】(1)對小球，由平衡條件得：，又，整理并代入數據解得：；(2)設此時滑動變阻器接入電路的阻值為，由閉合電路歐姆定律得：，而，則得：，代入數據可得：，解得：。答：(1)兩板間的電壓為8V；(2)滑動變阻器接入電路的阻值為8Ω.8．如圖，在平行傾斜固定的導軌上端接入電動勢E＝50V，內阻r＝1Ω的電源和滑動變阻器R，導軌的寬度d＝0.2m，傾角θ=37°．質量m＝0.11kg的細桿ab垂直置于導軌上，與導軌間的動摩擦因數μ＝0.5，整個裝置處在豎直向下的磁感應強度B＝2.2T的勻強磁場中，導軌與桿的電阻不計．現調節(jié)R使桿ab靜止不動．sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求：（1）桿ab受到的最小安培力F1和最大安培力F2；（2）滑動變阻器R有效電阻的取值范圍．【答案】（1），；（2）【解析】【詳解】（1）由題意知：當棒具有向下的運動趨勢時所受安培力最小，由物體平衡條件有代入數據解得最小安培力．當棒具有向上的運動趨勢時所受安培力最大，由物體平衡條件有：代入數據解得最大安培力．（2）設導體棒所受安培力為、時對應R的阻值為和，則有代入數據解得，；則滑動變阻器R有效電阻的取值范圍為．9．如圖1所示，用電動勢為E、內阻為r的電源，向滑動變阻器R供電．改變變阻器R的阻值，路端電壓U與電流I均隨之變化．（1）以U為縱坐標，I為橫坐標，在圖2中畫出變阻器阻值R變化過程中U-I圖像的示意圖，并說明U-I圖像與兩坐標軸交點的物理意義．（2）a．請在圖2畫好的U-I關系圖線上任取一點，畫出帶網格的圖形，以其面積表示此時電源的輸出功率；b．請推導該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件．（3）請寫出電源電動勢定義式，并結合能量守恒定律證明：電源電動勢在數值上等于內、外電路電勢降落之和．【答案】（1）U–I圖象如圖所示：圖象與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2）a如圖所示：b.（3）見解析【解析】（1）U–I圖像如圖所示，其中圖像與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2）a．如圖所示b．電源輸出的電功率：當外電路電阻R=r時，電源輸出的電功率最大，為（3）電動勢定義式：根據能量守恒定律，在圖1所示電路中，非靜電力做功W產生的電能等于在外電路和內電路產生的電熱，即本題答案是：（1）U–I圖像如圖所示，其中圖像與縱軸交點的坐標值為電源電動勢，與橫軸交點的坐標值為短路電流（2）a．如圖所示當外電路電阻R=r時，電源輸出的電功率最大，為（3）點睛：運用數學知識結合電路求出回路中最大輸出功率的表達式，并求出當R=r時，輸出功率最大．10．如圖，電源電動勢ε=10V，內阻不計，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF．(1)閉合電鍵S，求穩(wěn)定后通過R1的電流．(2)然后將電鍵S斷開，求這以后流過R1的總電量【答案】(1)1A(2)1.2×10-4C【解析】【詳解】（1）閉合開關S，當電路達到穩(wěn)定后，電容器相當于開關斷開，根據閉合電路歐姆定律得：（2）閉合開關S時，電容器兩端的電壓即電阻R2兩端的電壓，為：開關S斷開后，電容器兩端的電壓等于電源的電動勢，為，則通過電阻R1的電荷量為：11．如圖所示電路，電源電動勢E=6V，內阻r=1Ω．外電路中電阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=7.5Ω．電容器的電容C=4μF．（1）電鍵S閉合，電路穩(wěn)定時，電容器所帶的電量．（2）電鍵從閉合到斷開，流過電流表A的電量．【答案】;【解析】【分析】【詳解】（1）電鍵S閉合，電路穩(wěn)定時，電容器所在電路沒有電流．外電路總電阻為：＝3Ω干路電流為：＝1.5A路端電壓為：U＝E－Ir＝4.5V電容器的電壓為：U1＝＝1.8V所以電容器的電量：Q1＝CU1＝7.2×10-6C，b板帶正電，a板帶負電．（2）S斷開，電路穩(wěn)定時，電容器的電壓就是R2的電壓，U2＝＝3V所以電容器的電量：Q2＝CU2＝1.2×10-5C，a板帶正電，b板帶負電．則流過電流表A的電量Q＝Q1＋Q2＝1.92×10-5C．【點睛】本題主要考查了閉合電路歐姆定律的直接應用，關鍵要同學們能理清電路的結構，明確電容器的電壓與哪部分電路的電壓相等，要知道電路穩(wěn)定時，電容器所在電路沒有電流，其電壓與所并聯(lián)的電路兩端的電壓相等．12．在如圖所示的電路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，當開關S斷開時，電源的總功率為2W；當開關S閉合時，電源的總功率為4W，求：(1)電源的電動勢和內電阻；(2)閉合S時，電源的輸出功率；(3)S斷開和閉合時，電容器所帶的電荷量各是多少？【答案】(1),（2）3.5W（3）,0【解析】【分析】斷開S，R2、R3串聯(lián)，根據閉合電路歐姆定律求解出電流和電功率表達式；S閉合，R1、R2并聯(lián)再與R3串聯(lián)，再次根據閉合電路歐姆定律求解出電流和電功率表達式；最后聯(lián)立求解；閉合S時電源的輸出功率為P=EI-I2r；S斷開時，C兩端電壓等于電阻R2兩端電壓，求解出電壓后根據Q=CU列式求解．【詳解】（1）S斷開，R2、