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1、高考物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示，质量m=1 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度 L=1 m 的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势 E=8 V，内阻 r=1 。电动机 M 的额定功率为 8 W，额定电压为 4 V，线圈内阻 R 为 0.2 ，此时电动机正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流IM 以及电动机的输出的功率P 出 ；(2)通过电源的电流I 总以
2、及导体棒的电流I ；(3)磁感应强度B 的大小。【答案】 ( 1 ) 7.2W； ( 2) 4A； 2A； ( 3) 3T。【解析】【详解】(1) 电动机的正常工作时，有PUI M所以I MP2AU故电动机的输出功率为P出 P I M2 R 7.2W(2) 对闭合电路有UEI 总 r所以EUI总4A ；r故流过导体棒的电流为II 总I M2A(3) 因导体棒受力平衡，则F安mg sin376N由F安BIL可得磁感应强度为F安B3TIL2 利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E6V ，电源内阻r 1 ，电阻 R 3 ，重物质量 m 0.10kg ，当将重物固定时，理想电压表的示数
3、为5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V ， ( 不计摩擦， g 取 10m / s2 ). 求：12串联入电路的电动机内阻为多大？重物匀速上升时的速度大小3 匀速提升重物3m 需要消耗电源多少能量？【答案】 （1） 2；（ 2） 1.5m / s （ 3）6J【解析】【分析】根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压. 电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和，根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小，根据 WEIt 求解匀速提升重物 3m 需要消耗电源的能量【详解】1由题，电源电动势E6V，电源内阻 r1，当将
4、重物固定时，电压表的示数为5V，则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为IEU65r1A1电动机的电阻RMUIR5 132I12 当重物匀速上升时，电压表的示数为U5.5VEU ，电路中电流为 I 0.5 Ar电动机两端的电压为U MEI Rr60.531 V 4V故电动机的输入功率PU M I 40.5 2W根据能量转化和守恒定律得U M I mgvI 2 R代入解得， v1.5m / s3匀速提升重物3m 所需要的时间 th32s ，v1.5则消耗的电能 WEI t60.526J【点睛】本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用 .对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动
5、机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立3 如图所示电路中，电阻R1 =R2=R3=10 ，电源内阻r=5，电压表可视为理想电表。当开关 S1 和 S2 均闭合时，电压表的示数为 10V。求：（1）电源的电动势（2）当开关 S1 闭合而 S2 断开时，电压表的示数【答案】 (1)E=20V(2)16V【解析】【详解】(1)电阻 R2 中的电流U 2I1AR2外电阻R R2R1 R315R1R3根据闭合电路欧姆定律IERr得E=I（ R+r）代入数据解得：E=1（ 15+5） V=20V(2)当开关 S1 闭合而 S2 断开时；由闭合电路欧姆定律可知：R1R2UER1R2R解得：U16
6、V4 如图所示， E=l0V， r=1，R1=R3=5， R2=4， C=100 F ，当断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态；求：(1) S 闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2) S 闭合后流过 R3 的总电荷量【答案】 (1) g，方向竖直向上 4(2)4 10C【解析】【详解】（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qEmg 且 qE 竖直向上S 闭合后， qEmg 的平衡关系被打破S 断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有U CR2E 4V ，R1 rR2qU CmgdS 闭合后，R2U CE8VR2r设带电粒子加速度为a，则qU C mgma ，d解
7、得 a g，方向竖直向上（2） S 闭合后，流过R3 的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以4Q C（ UC UC） 4 10 C5 在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=4.0cm 电源电动势 E=400V，内电阻r=20，电阻 R1=1980 闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B 板上的小孔以初速度 v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球-7-4恰好能到达 A 板 若小球所带电荷量 q=1.0 10C，质量 m=2.0 10kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s 2 求：（1） A、 B 两金属板间的电
8、压的大小U；（ 2）滑动变阻器消耗的电功率P；（ 3）电源的效率 【答案】 （1） U =200V（ 2） 20W（ 3） 99.5 0 0【解析】【详解】（1）小球从直线运动，设B 板上的小孔射入恰好到达A 板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速A、 B 两极板间电压为U，根据动能定理有：qU mgd 01 mv02 ，2解得： U = 200 V（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的E，而 U = IR ，电流 IR1 Rr3解得： R = 2 10滑动变阻器消耗的电功率U 220 W PR（3）电源的效率P出I 2 ( R1R)99.50P总I
9、 2 (R1R r )0【点睛】本题电场与电路的综合应用，小球在电场中做匀减速运动，由动能定理求电压根据电路的结构，由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻6 如图所示，合上电键S1。当电键20.75A；当电键2S 闭合时，电流表的示数为S 断开时，电流表的示数为0.5A， R1=R2=2。求电源电动势E 和内电阻 r。【答案】 E=1.5V r=1。【解析】【详解】当电键 S2 闭合时，电流表的示数为0.75A，有：E I（1 R并r） I1( R1r )2当电键 S2 断开时，电流表的示数为0.5A，有：E=I2（ R1+r）代入数据解得E=1.5Vr =1。7 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表，当电阻箱读数为R1 2时，电压表读数为U1 4V；当电阻箱读数为R2 5时，电压表读数为U2 5V求：电源的电动势 E和内阻r【答案】 6V；1【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为R12 时 E U 1U 1 rR1当电阻箱读数为R5时，E U2U 2 r2R2联立上两式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V8 如图所示，已知路端电压U18 V，电容器C1 6 F、C2 3 F，电阻 R1
