高三物理“闭合电路欧姆定律”题型归类分析
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高中物理闭合电路的欧姆定律试题类型及其解题技巧含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示,R 1=R 2=2.5Ω,滑动变阻器R 的最大阻值为10Ω,电压表为理想电表。
闭合电键S ,移动滑动变阻器的滑片P ,当滑片P 分别滑到变阻器的两端a 和b 时,电源输出功率均为4.5W 。
求 (1)电源电动势;(2)滑片P 滑动到变阻器b 端时,电压表示数。
【答案】(1) 12V E = (2) 7.5V U = 【解析】 【详解】(1)当P 滑到a 端时,21124.5RR R R R R =+=Ω+外 电源输出功率:22111(E P I R R R r==+外外外) 当P 滑到b 端时,1212.5R R R =+=Ω外电源输出功率:22222(E P I R R R r==+'外外外) 得:7.5r =Ω 12V E =(2)当P 滑到b 端时,20.6A EI R r==+'外电压表示数:7.5V U E I r ='=-2.爱护环境,人人有责;改善环境,从我做起;文明乘车,低碳出行。
随着冬季气候的变化,12月6号起,阳泉开始实行机动车单双号限行。
我市的公交和出租车,已基本实现全电动覆盖。
既节约了能源,又保护了环境。
电机驱动的原理,可以定性简化成如图所示的电路。
在水平地面上有5B =T 的垂直于平面向里的磁场,电阻为1Ω的导体棒ab 垂直放在宽度为0.2m 的导体框上。
电源E 是用很多工作电压为4V 的18650锂电池串联而成的,不计电源内阻及导体框电阻。
接通电源后ab 恰可做匀速直线运动,若ab 需要克服400N 的阻力做匀速运动,问:(1)按如图所示电路,ab 会向左还是向右匀速运动? (2)电源E 相当于要用多少节锂电池串联?【答案】(1)向右;(2)100节 【解析】 【分析】 【详解】(1)电流方向由a 到b ,由左手定则可知导体棒ab 受到向右的安培力,所以其向右匀速运动。
高考物理闭合电路的欧姆定律试题类型及其解题技巧及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示的电路中,电源电动势E =10V ,内阻r =0.5Ω,电阻R 1=1.5Ω,电动机的线圈电阻R 0=1.0Ω。
电动机正常工作时,电压表的示数U 1=3.0V ,求: (1)电源的路端电压; (2)电动机输出的机械功率。
【答案】(1)9V ;(2)8W 【解析】 【分析】 【详解】(1)流过电源的电流为I ,则11IR U =路端电压为U ,由闭合电路欧姆定律U E Ir =-解得9V U =(2)电动机两端的电压为M 1()U E I R r =-+电动机消耗的机械功率为2M 0P U I I R =-解得8W P =2.如图所示电路,电源电动势为1.5V ,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.【答案】1A ; 1.38V 【解析】 【分析】【详解】闭合开关S 后,由闭合电路欧姆定律得: 电路中的电流I 为:I==A=1A路端电压为:U=IR=1×1.38=1.38(V )3.如图所示的电路中,电源电动势E =12 V ,内阻r =0.5 Ω,电动机的电阻R 0=1.0 Ω,电阻R 1=2.0Ω。
电动机正常工作时,电压表的示数U 1=4.0 V ,求: (1)流过电动机的电流; (2)电动机输出的机械功率; (3)电源的工作效率。
【答案】(1)2A ;(2)14W ;(3)91.7% 【解析】 【分析】 【详解】(1)电动机正常工作时,总电流为I =11U R = 2A (2)电动机两端的电压为U =E -Ir -U 1=(12-2×0.5-4.0) V =7 V电动机消耗的电功率为P 电=UI =7×2 W =14 W电动机的热功率为P 热=I 2R 0=22×1 W =4 W电动机输出的机械功率P 机=P 电-P 热=10 W(3)电源释放的电功率为P 释=EI =12×2 W =24 W有用功率P 有=2122W UI I R +=电源的工作效率=91.7%P P η=有释4.手电筒里的两节干电池(串联)用久了,灯泡发出的光会变暗,这时我们会以为电池没电了。
高考物理高考物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路中,14R =Ω,26R =Ω,30C F μ=,电池的内阻2r =Ω,电动势12E V =.(1)闭合开关S ,求稳定后通过1R 的电流. (2)求将开关断开后流过1R 的总电荷量. 【答案】(1)1A ;(2)41.810C -⨯ 【解析】 【详解】(1)闭合开关S 电路稳定后,电容视为断路,则由图可知,1R 与2R 串联,由闭合电路的欧姆定律有:12121A 462E I R R r ===++++所以稳定后通过1R 的电流为1A .(2)闭合开关S 后,电容器两端的电压与2R 的相等,有16V 6V C U =⨯=将开关S 断开后,电容器两端的电压与电源的电动势相等,有'12V C U E ==流过1R 的总电荷量为()'63010126C C C Q CU CU -=-=⨯⨯-41.810C -=⨯2.如图所示,电流表A 视为理想电表,已知定值电阻R 0=4Ω,滑动变阻器R 阻值范围为0~10Ω,电源的电动势E =6V .闭合开关S ,当R =3Ω时,电流表的读数I =0.5A 。
(1)求电源的内阻。
(2)当滑动变阻器R 为多大时,电源的总功率最大?最大值P m 是多少?【答案】(1)5Ω;(2)当滑动变阻器R 为0时,电源的总功率最大,最大值P m 是4W 。
【解析】 【分析】 【详解】(1)电源的电动势E =6V .闭合开关S ,当R =3Ω时,电流表的读数I =0.5A ,根据闭合电路欧姆定律可知:0EIR R r=++得:r =5Ω(2)电源的总功率P=IE得:20E P R R r=++当R =0Ω,P 最大,最大值为m P ,则有:4m P =W3.如图所示,竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L ,导轨的两端 分别与电源(串有一滑动变阻器 R )、定值电阻、电容器(原来不带电)和开关K 相连.整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场,其磁感应强度的大小为B .一质量为m ,电阻不计的金属棒 ab 横跨在导轨上.已知电源电动势为E ,内阻为r ,电容器的电容为C ,定值电阻的阻值为R0,不计导轨的电阻.(1)当K 接1时,金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止,则滑动变阻器接入电路的阻值 R 为多大?(2)当 K 接 2 后,金属棒 ab 从静止开始下落,下落距离 s 时达到稳定速度,则此稳定速度的大小为多大?下落 s 的过程中所需的时间为多少?(3) ab 达到稳定速度后,将开关 K 突然接到3,试通过推导,说明 ab 作何种性质的运动?求 ab 再下落距离 s 时,电容器储存的电能是多少?(设电容器不漏电,此时电容器没有被击穿)【答案】(1)EBL r mg -(2)44220220B L s m gR mgR B L +(3)匀加速直线运动 2222mgsCB L m cB L +【解析】 【详解】(1)金属棒ab 在磁场中恰好保持静止,由BIL=mgEI R r=+ 得 EBLR r mg=- (2)由 220B L vmg R =得 022mgR v B L =由动量定理,得mgt BILt mv -= 其中0BLsq It R ==得4422220B L s m gR t mgR B L +=(3)K 接3后的充电电流q C U CBL v v I CBL CBLa t t t t∆∆∆∆=====∆∆∆∆ mg-BIL=ma 得22mga m CB L =+=常数所以ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”,电流是恒定的. v 22-v 2=2as根据能量转化与守恒得 22211()22E mgs mv mv ∆=--解得:2222mgsCB L E m cB L ∆=+【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合,关键要会推导加速度的表达式,通过分析棒的受力情况,确定其运动情况.4.某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路,通过调控电键S 和调节电阻箱2R ,可使欧姆表具有“1⨯”和“10⨯”两种倍率。
高考物理闭合电路的欧姆定律试题类型及其解题技巧及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示,R 1=R 3=2R 2=2R 4,电键S 闭合时,间距为d 的平行板电容器C 的正中间有一质量为m ,带电量为q 的小球恰好处于静止状态;现将电键S 断开,小球将向电容器某一个极板运动。
若不计电源内阻,求: (1)电源的电动势大小;(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。
【答案】(1)2mgdE q=(2)03gd v =【解析】 【详解】(1)电键S 闭合时,R 1、R 3并联与R 4串联,(R 2中没有电流通过)U C =U 4=12E 对带电小球有:2C qU qEmg d d== 得:2mgdE q=(2)电键S 断开后,R 1、R 4串联,则233CE mgd U q==' 小球向下运动与下极板相碰前瞬间,由动能定理得21222C U d mg q mv ⋅-⋅=' 解得:03gdv =2.如图所示的电路中,电源电动势E =12 V ,内阻r =0.5 Ω,电动机的电阻R 0=1.0 Ω,电阻R 1=2.0Ω。
电动机正常工作时,电压表的示数U 1=4.0 V ,求: (1)流过电动机的电流; (2)电动机输出的机械功率; (3)电源的工作效率。
【答案】(1)2A ;(2)14W ;(3)91.7% 【解析】 【分析】 【详解】(1)电动机正常工作时,总电流为I =11U R = 2A (2)电动机两端的电压为U =E -Ir -U 1=(12-2×0.5-4.0) V =7 V电动机消耗的电功率为P 电=UI =7×2 W =14 W电动机的热功率为P 热=I 2R 0=22×1 W =4 W电动机输出的机械功率P 机=P 电-P 热=10 W(3)电源释放的电功率为P 释=EI =12×2 W =24 W有用功率P 有=2122W UI I R +=电源的工作效率=91.7%P P η=有释3.如图所示,E =l0V ,r =1Ω,R 1=R 3=5Ω,R 2=4Ω,C =100μF ,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R 3的总电荷量. 【答案】(1) g ,方向竖直向上 (2)4×10-4C 【解析】(1)开始带电粒子恰好处于静止状态,必有qE =mg 且qE 竖直向上. S 闭合后,qE =mg 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2214V C R U E R R r==++,CqU mg d= S 闭合后,228V C R U E R r'==+ 设带电粒子加速度为a ,则'C qU mg ma d-=, 解得a =g ,方向竖直向上.(2)S 闭合后,流过R 3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量,所以ΔQ =C (U C ′-U C )=4×10-4C4.如图所示,电源电动势E =27 V ,内阻r =2 Ω,固定电阻R 2=4 Ω,R 1为光敏电阻.C 为平行板电容器,其电容C =3pF ,虚线到两极板距离相等,极板长L =0.2 m ,间距d =1.0×10-2 m .P 为一圆盘,由形状相同透光率不同的二个扇形a 、b 构成,它可绕AA′轴转动.当细光束通过扇形a 、b 照射光敏电阻R 1时,R 1的阻值分别为12 Ω、3 Ω.有带电量为q =-1.0×10-4 C 微粒沿图中虚线以速度v 0=10 m/s 连续射入C 的电场中.假设照在R 1上的光强发生变化时R 1阻值立即有相应的改变.重力加速度为g =10 m/s 2.(1)求细光束通过a 照射到R 1上时,电容器所带的电量;(2)细光束通过a 照射到R 1上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,求细光束通过b 照射到R 1上时带电微粒能否从C 的电场中射出.【答案】(1)111.810C Q -=⨯(2)带电粒子能从C 的电场中射出【解析】 【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流,再由欧姆定律求出电容器的电压,即可由Q=CU 求其电量;细光束通过a 照射到R 1上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,电场力与重力二力平衡.细光束通过b 照射到R 1上时,根据牛顿第二定律求粒子的加速度,由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从C 的电场中射出.(1)由闭合电路欧姆定律,得12271.5A 1242EIR R r===++++又电容器板间电压22CU U IR==,得U C=6V设电容器的电量为Q,则Q=CU C解得111.810CQ-=⨯(2)细光束通过a照射时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,则有CUmg qd=解得20.610m kg-=⨯细光束通过b照射时,同理可得12CU V'=由牛顿第二定律,得CUq mg mad'-=解得210m/sa=微粒做类平抛运动,得212y at=,ltv=解得20.210m2dy-=⨯<,所以带电粒子能从C的电场中射出.【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动,解题的关键是明确带电粒子的受力情况,判断其运动情况,对于类平抛运动,要掌握分运动的规律并能熟练运用.5.如图所示的电路中,电阻R1=9Ω,R2=15Ω,R3=30Ω,电源内电阻r=1Ω,闭合开关S,理想电流表的示数I2=0.4A.求:(1)电阻R3两端的电压U3;(2)流过电阻R1的电流I1的大小;(3)电源的总功率P.【答案】(1)6.0V(2)0.6A(3)7.2W【解析】【详解】(1)电阻R3两端有电压为3220.415 6.0U I R==⨯=(V)(2)通过电阻R3的电流大小:3330.2UIR==A流过电阻R1的电流大小为:I 1=I 2+I 3=0.4+0.2=0.6A(3)电源的电动势为:11130.610.69612E I r I R U =++=⨯+⨯+=V电源的总功率为P=I 1E =7.2W或()21123//P I r R R R =++=7.2W6.如图所示的电路中,电源电动势E d =6V ,内阻r =1Ω,一定值电阻R 0=9.0Ω,变阻箱阻值在0﹣99.99Ω范围。
高中物理闭合电路的欧姆定律易错剖析及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路,电源电动势为1.5V ,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.【答案】1A ; 1.38V 【解析】 【分析】 【详解】闭合开关S 后,由闭合电路欧姆定律得: 电路中的电流I 为:I==A=1A路端电压为:U=IR=1×1.38=1.38(V )2.如图所示的电路中,电源电动势E =12 V ,内阻r =0.5 Ω,电动机的电阻R 0=1.0 Ω,电阻R 1=2.0Ω。
电动机正常工作时,电压表的示数U 1=4.0 V ,求: (1)流过电动机的电流; (2)电动机输出的机械功率; (3)电源的工作效率。
【答案】(1)2A ;(2)14W ;(3)91.7% 【解析】 【分析】 【详解】(1)电动机正常工作时,总电流为I =11U R = 2A (2)电动机两端的电压为U =E -Ir -U 1=(12-2×0.5-4.0) V =7 V电动机消耗的电功率为P 电=UI =7×2 W =14 W电动机的热功率为P 热=I 2R 0=22×1 W =4 W电动机输出的机械功率P 机=P 电-P 热=10 W(3)电源释放的电功率为P 释=EI =12×2 W =24 W有用功率P 有=2122W UI I R +=电源的工作效率=91.7%P P η=有释3.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V ,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A ;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A 。
求: (1)电动机未启动时车灯的功率。
(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。
高中物理闭合电路的欧姆定律试题类型及其解题技巧及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.小勇同学设计了一种测定风力大小的装置,其原理如图所示。
E 是内阻不计、电动势为6V 的电源。
0R 是一个阻值为40Ω的定值电阻。
V 是由理想电压表改装成的指针式测风力显示器。
R 是与迎风板A 相连的一个压敏电阻,其阻值可随风的压力大小变化而改变,其关系如下表所示。
迎风板A 的重力忽略不计。
试求:压力F /N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻/R Ω30282624222018…(1)利用表中的数据归纳出电阻R 随风力F 变化的函数式;(2)若电压表的最大量程为5V ,该装置能测得的最大风力为多少牛顿; (3)当风力F 为500N 时,电压表示数是多少;(4)如果电源E 的电动势降低,要使相同风力时电压表测得的示数不变,需要调换0R ,调换后的0R 的阻值大小如何变化?(只写结论)【答案】(1)300.04()R F =-Ω;(2)m 550F N =;(3) 4.8V U =;(4)阻值变大 【解析】 【分析】 【详解】(1)通过表中数据可得:Fc R∆=∆,故R 与F 成线性变化关系设它们的关系式为: R kF b =+代入数据得:300.04(Ω)R F =-①(2)由题意,0R 上的电压05V R U =,通过0R 的电流为00R U I R =②R R E U U R I I-==③ 解①~④式,得,当电压表两端电压R U 为5V 时,测得的风力最大m 550F N =④(3)由①式得10ΩR =004.8V R EU R R ==+⑤ (4)阻值变大2.如图所示电路中,19ΩR =,230ΩR =,开关S 闭合时电压表示数为11.4V ,电流表示数为0.2A ,开关S 断开时电流表示数为0.3A ,求: (1)电阻3R 的值. (2)电源电动势和内电阻.【答案】(1)15Ω (2)12V 1Ω 【解析】 【详解】(1)由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据欧姆定律则有:21123()IR U I R IR R =++ 解得:315ΩR =(2) 由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据闭合电路的欧姆定律则有:213()11.40.6IR E U I r r R =++=+ S 断开时,根据闭合电路的欧姆定律则有:212()0.3(39)E I R R r r =++=⨯+联立解得:12V E =1Ωr =3.如图所示的电路中,电源电动势E =12 V ,内阻r =0.5 Ω,电动机的电阻R 0=1.0 Ω,电阻R 1=2.0Ω。
“闭合电路欧姆定律”题型归类分析(湖北省十堰市东风汽车公司一中 康明利)闭合电路欧姆定律是高中电学的核心内容,是进行电路分析和计算的主要依据,也是历年高考的热点.下面通过例题对闭合电路欧姆定律的题型进行归类分析,希望对同学们有所启发.一、电路的动态分析一个闭合电路就是一个整体,当某一局部电路发生变化时,会使整个电路的总电阻发生变化,随之会引起一系列连锁反应:干路中的总电流变化→电源的内电压变化→路端电压变化→各支路的电压及电流变化.这时,可根据串并联电路的特点、闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律进行分析. 例1.如图1所示,当可变电阻R 0的滑动片向右移动时, 下列判断正确的是:A .电压表的读数变小B .电流表的读数变小C .电压表的读数增大D .电流表的读数增大分析与解:由图可知,当滑动片P 向右移动时,R 0变大,使整个外电路的电阻R 变大,根据闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)可知电路总电流I 减小,路端电压U=E –Ir 增大,则电压表的读数变大,选项C 正确.根据串联电路的特点,R 2两端的电压U 2=U –IR 1,因U ↑、I ↓,则U 2↑,通过电阻R 2的电流I 2=U/ R 2变大.根据并联电路的特点,通过R 0的电流I 0=I –I 2,因I ↓、I 2↑,则I 0↓,电流表的读数变小,选项B 正确.故本题的正确选项为B 、C.点评:电路动态分析的基本思路是:“部分→整体→部分”,即从某个电阻的变化入手,由串并联规律先判断外电路总电阻的变化情况,然后由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况,最后由部分电路的欧姆定律判断各支路的电流、电压变化情况.二、功率计算1.电源的输出功率:P 出=IU=IE –I 2r 对于外电路是纯电阻的电路,电源的输出功率: P 出=r R r R E r R R E R I 4/)()(22222+-=+= 电源的输出功率随外电阻的变化关系如图2所示,则:①当R =r 时,P 出max =rE 42②一个输出功率(除最大功率外)P 对应于两个不同的外电阻R 1和R 2,且21R R r =. ③当R<r 时,R ↑→P 出↑;当R>r 时,R ↑→P 出↓.2.电源的效率:η=%%=总出100100⨯+⨯rR R P P 则R ↑→η↑,当R =r 时,电源的输出功率最大,但效率仅为50%.例2.如图3所示,已知电源的内阻r=2Ω,定值电阻R 1=0.5Ω,求:图1 P 1 2P 图2(1)当滑动变阻器R 2的阻值为多大时,电阻R 1消耗的功率最大?(2)当滑动变阻器R 2的阻值为多大时,电源的输出功率最大?(3)当滑动变阻器R 2的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?分析与解:(1)因为R 1是定值电阻,其功率P 1=I 12R1, 所以当R 2=0时,I 1最大,则电阻R 1的功率P 1最大.(2)当外阻等于内阻时电源的输出功率最大,即R 1+ R 2=r ,R 2=r –R 1=2Ω–0.5Ω=1.5Ω时,电源的输出功率最大.(3)将电阻R 1等效到电源内部,此时电源的输出功率就等于变阻器R 2消耗的功率,等效电源的输出功率最大时,变阻器消耗的功率也最大.即R 2= R 1+r=0.5Ω+2Ω=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大.点评:由R=r 时电源输出功率最大的理论处理上述问题时,可将某定值电阻充当电源的内阻来处理.例3.如图4所示,电源的电动势E=24V ,内阻r=1Ω,电阻R=2Ω,M 为直流电动机,其电枢电阻r /=1Ω,电动机正常工作时,其两端所接电压表读数为U V =21V ,求电动机转变机械能的功率是多大?分析和解:由闭合电路欧姆定律可得:E=U V +I(R+r),则: A A r R U E I V 1122124=+-=+-= 由能量守恒可知电动机输出的机械功率为:P 机=I U V –I 2r /=(1×21–12×1)W=20W点评:含电动机的直流电器,已不再是纯电阻电路,此时欧姆定律已不适用.电动机在正常工作时,除了少部分电能转化为内能外,大部分电能转化为机械能,这时电功大于电热,求机械功率或其它形式功率要用能的转化和守恒定律解决.三、含有电容器的电路电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充、放电时,电路有充电放电电流.一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,在电容器处电路可看作是断路.分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:1.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端的电压即为电容器两端的电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端的电压即为电容器两端的电压,而与电容器串联的电阻可看成导线.例4.如图5所示,E=10V , R 1=4Ω, R 2=6Ω,C=30μF,电池内阻可忽略(1)闭合开关S ,求稳定后通过R 1的电流.(2)然后将开关S 断开,求这以后通过R 1的电量.分析:电容器稳定后相当于断路,S 断开前电容器相当于和R 2并联,S 断开后,电容器相当于直接接到电源上.S 断开前后通过R 1的电量即为前后两状态下电容器带电量之差. 解:(1)电容器稳定后相当于断路,则:A A R R E I I 16410211=+=+==. (2)断开S 前,电容器两端的电压等于R 2两端的电压,电压为I 1R 2,电容器的带电量为:Q 1=CI 1R 2 .断开S 稳定后总电流为零,电阻R 1不分压,可看成导线,电容器两端的电压就等于电源的电动势E ,电容器的带电量为:Q 2=CE.1 2 图3 图4E 图5将开关S 断开后通过R 1的电量为:ΔQ= Q 2–Q 1.代入已知数据得:ΔQ=1.2×10-4C.点评:对于与电容器相关联的试题,电容器稳定后,在电容器处电路可看作是断路,与电容器串联的电阻不分压可看成导线.若要计算电容器中有关电量等的变化,则要先分析电容器两端电压的变化,再利用ΔQ=C ΔU 来计算.例5.如图6所示的电路中,各个电键均闭合,且k 2接a ,现要使静止在平行板电容器两极板之间的带电微粒向下运动,则应该: A .将k 1断开 B .将k 2掷在b C .将k 2掷在cD .将k 3断开 分析与解:开始当各个电键均闭合且k 2接a 时,由于电阻R 4和R 1与电容器串联不分压,此时电容器两端的电压等于电阻R 2两端的电压,微粒在平行板电容器间所受的电场力与重力平衡,处于静止状态.将k 1断开时,电容器将通过电阻R 4、R 1和R 2放电,两极板间的电场强度变为零,微粒向下运动,则选项A 正确.将k 2掷在b 时,电容器与R 4、R 1和R 3串联后接在电源两端,电容器两端的电压等于电源的电动势,两极板间的电场强度增大,电场力大于重力,微粒向上运动,则选项B 不正确.将k 2掷在c 时,电容器将通过电阻R 4放电,两极板间的电场强度变为零,微粒向下运动,则选项C 正确.将k 3断开时,电容器充电后与电源断开,两极板间的电场强度不变,微粒仍然处于静止状态,则选项D 不正确.故本题的正确选项为A 、C.点评:含有电容器的电路有时和带电离子在电场中运动相结合,可由离子受力及运动情况入手分析出电容器两极板间的电压,再结合电路的结构进行分析或计算.图6。
高考物理闭合电路的欧姆定律试题类型及其解题技巧及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示,R 1=R 2=2.5Ω,滑动变阻器R 的最大阻值为10Ω,电压表为理想电表。
闭合电键S ,移动滑动变阻器的滑片P ,当滑片P 分别滑到变阻器的两端a 和b 时,电源输出功率均为4.5W 。
求 (1)电源电动势;(2)滑片P 滑动到变阻器b 端时,电压表示数。
【答案】(1) 12V E = (2) 7.5V U = 【解析】 【详解】(1)当P 滑到a 端时,21124.5RR R R R R =+=Ω+外 电源输出功率:22111(E P I R R R r==+外外外) 当P 滑到b 端时,1212.5R R R =+=Ω外电源输出功率:22222(E P I R R R r==+'外外外) 得:7.5r =Ω 12V E =(2)当P 滑到b 端时,20.6A EI R r==+'外电压表示数:7.5V U E I r ='=-2.平行导轨P 、Q 相距l =1 m ,导轨左端接有如图所示的电路.其中水平放置的平行板电容器两极板M 、N 相距d =10 mm ,定值电阻R 1=R 2=12 Ω,R 3=2 Ω,金属棒ab 的电阻r =2 Ω,其他电阻不计.磁感应强度B =0.5 T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时,悬浮于电容器两极板之间,质量m =1×10-14kg ,电荷量q =-1×10-14C 的微粒恰好静止不动.取g =10 m /s 2,在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好.且速度保持恒定.试求:(1)匀强磁场的方向和MN 两点间的电势差 (2)ab 两端的路端电压; (3)金属棒ab 运动的速度.【答案】(1) 竖直向下;0.1 V (2)0.4 V . (3) 1 m /s . 【解析】 【详解】(1)负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态,因为重力竖直向下,所以电场力竖直向上,故M 板带正电.ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势,ab 棒等效于电源,感应电流方向由b →a ,其a 端为电源的正极,由右手定则可判断,磁场方向竖直向下. 微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态,根据平衡条件有mg =Eq 又MNU E d=所以U MN =mgdq=0.1 V(2)由欧姆定律得通过R 3的电流为I =3MNU R =0.05 A则ab 棒两端的电压为U ab =U MN +I ×0.5R 1=0.4 V . (3)由法拉第电磁感应定律得感应电动势E =BLv 由闭合电路欧姆定律得E =U ab +Ir =0.5 V 联立解得v =1 m /s .3.如图所示,金属导轨平面动摩擦因数µ=0.2,与水平方向成θ=37°角,其一端接有电动势E =4.5V ,内阻r =0.5Ω的直流电源。
欧姆定律题型六大类型归纳汇编
欧姆定律是电学中的“金科玉律”,使用广泛。
在研究欧姆定律时,来自老师或练册中的题目也无疑是研究的核心。
根据题目类型进行分类,可以帮助我们更好地掌握欧姆定律。
在这里,我们将欧姆定律的题目按照类型进行归纳整理,总结出以下六类题型:
一、求电路中的电流强度
这种类型的题目通常给出电路图以及电路图中的电阻值,要求求出电路中的电流强度。
解决这类问题通常需要使用欧姆定律的公式 I=U/R。
二、求电阻值
给定一段电路,电路中的电流强度和电势差均已知,要求求出电路中某个电阻的阻值。
这种类型的题目需要用到欧姆定律的公式R=U/I。
三、串联电路问题
串联电路通常有两种情况:电阻一样和电阻不一样。
需要利用串联电路中电流强度不变的特点,使用欧姆定律公式计算出电阻总和,即可求出总电阻。
四、并联电路问题
并联电路也分为两种情况:电阻一样和电阻不一样。
由于并联电路中电压相同,因此可以使用欧姆定律计算出各分支电路的电流强度,然后将电流强度加起来,即可求出总电流。
五、综合电路问题
这种类型的问题一般是一些复杂电路的综合问题,需要进行分析和计算,比较考验解题能力。
六、分压问题
分压器通常是由两个电阻串联而成,输入端与接地端之间的电阻所对应的电压就是输出端电压。
这种类型的问题需要计算电阻比值,从而求出输出电压或输入电压。
以上就是欧姆定律的六种常见题型。
希望可以帮助大家更好地理解并解决欧姆定律问题。
“闭合电路欧姆定律”题型归类分析
闭合电路欧姆定律是高中电学的核心内容,是进行电路分析和计算的主要依据,也是历年高考的热点.下面通过例题对闭合电路欧姆定律的题型进行归类分析,希望对同学们有所启发.
一、电路的动态分析
一个闭合电路就是一个整体,当某一局部电路发生变化时,会使整个电路的总电阻发生变化,随之会引起一系列连锁反应:干路中的总电流变化→电源的内电压变化→路端电压变化→各支路的电压及电流变化.这时,可根据串并联电路的特点、闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律进行分析. 例1.如图1所示,当可变电阻R 0的滑动片向右移动时, 下列判断正确的是:
A .电压表的读数变小
B .电流表的读数变小
C .电压表的读数增大
D .电流表的读数增大
分析与解:由图可知,当滑动片P 向右移动时,R 0变大,使整个外电路的电阻R 变大,根据闭合电路欧姆定律I =E /(R +r )可知电路总电流I 减小,路端电压U =E –Ir 增大,则电压表的读数变大,选项C 正确.根据串联电路的特点,R 2两端的电压U 2=U –IR 1,因U ↑、I ↓,则U 2↑,通过电阻R 2的电流I 2=U / R 2变大.根据并联电路的特点,通过R 0的电流I 0=I –I 2,因I ↓、I 2↑,则I 0↓,电流表的读数变小,选项B 正确.故本题的正确选项为B 、C .
点评:电路动态分析的基本思路是:“部分→整体→部分”,即从某个电阻的变化入手,由串并联规律先判断外电路总电阻的变化情况,然后由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况,最后由部分电路的欧姆定律判断各支路的电流、电压变化情况.
二、功率计算
1.电源的输出功率:P 出=IU =IE –I 2r
对于外电路是纯电阻的电路,电源的输出功率: P 出=r R r R E r R R E R I 4/)()(22
222
+-=+= 电源的输出功率随外电阻的变化关系如图2所示,则: ①当R =r 时,P 出max =r
E 42
②一个输出功率(除最大功率外)P 对应于两个不同的外电阻R 1和R 2,且21R R r =. ③当R<r 时,R ↑→P 出↑;当R >r 时,R ↑→P 出↓.
2.电源的效率:η=%%=总出
100100⨯+⨯r
R R P P 则R ↑→η↑,当R =r 时,电源的输出功率最大,但效率仅为50%.
例2.如图3所示,已知电源的内阻r =2Ω,定值电阻R 1=0.5Ω,求:
(1)当滑动变阻器R 2的阻值为多大时,电阻R 1消耗的功率最大?
(2)当滑动变阻器R 2的阻值为多大时,电源的输出功率最大?
图1 P 1
2
图2 1 2
图3
(3)当滑动变阻器R 2的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?
分析与解:(1)因为R 1是定值电阻,其功率P 1=I 12R 1,
所以当R 2=0时,I 1最大,则电阻R 1的功率P 1最大.
(2)当外阻等于内阻时电源的输出功率最大,即R 1+ R 2=r ,R 2=r –R 1=2Ω–0.5Ω=1.5Ω时,电源的输出功率最大.
(3)将电阻R 1等效到电源内部,此时电源的输出功率就等于变阻器R 2消耗的功率,等效电源的输出功率最大时,变阻器消耗的功率也最大.即R 2=R 1+r =0.5Ω+2Ω=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大.
点评:由R =r 时电源输出功率最大的理论处理上述问题时,可将某定值电阻充当电源的内阻来处理.
例3.如图4所示,电源的电动势E =24V ,内阻r =1Ω,电阻R =2Ω,M 为直流电动机,其电枢电阻r /=1Ω,电动机正常工作时,其两端所接电压表读数为U V =21V ,求电动机转变机械能的功率是多大? 分析和解:由闭合电路欧姆定律可得:E =U V +I (R +r ),则: A A r R U E I V 1122124=+-=+-= 由能量守恒可知电动机输出的机械功率为:P 机=IU V –I 2
r /=(1×21–12×1)W=20W
点评:含电动机的直流电器,已不再是纯电阻电路,此时欧姆定律已不适用.电动机在正常工作时,除了少部分电能转化为内能外,大部分电能转化为机械能,这时电功大于电热,求机械功率或其它形式功率要用能的转化和守恒定律解决.
三、含有电容器的电路
电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充、放电时,电路有充电放电电流.一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,在电容器处电路可看作是断路.分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:
1.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端的电压即为电容器两端的电压.
2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端的电压即为电容器两
端的电压,而与电容器串联的电阻可看成导线.
例4.如图5所示,E =10V , R 1=4Ω,R 2=6Ω,C =30μF
(1)闭合开关S ,求稳定后通过R 1的电流.
(2)然后将开关S 断开,求这以后通过R 1的电量.
分析:电容器稳定后相当于断路,S 断开前电容器相当于和R 2并联, S 断开后,电容器相当于直接接到电源上.S 断开前后通过R 1的电量即为前后两状态下电容器带电量之差.
解:(1)电容器稳定后相当于断路,则:A A R R E I I 16
410211=+=+==. (2)断开S 前,电容器两端的电压等于R 2两端的电压,电压为I 1R 2,电容器的带电量为:Q 1=CI 1R 2 .
断开S 稳定后总电流为零,电阻R 1不分压,可看成导线,电容器两端的电压就等于电源的电动势E ,电容器的带电量为:Q 2=CE .
将开关S 断开后通过R 1的电量为:ΔQ = Q 2–Q 1.
代入已知数据得:ΔQ =1.2×10-4C.
图4
E 图5
点评:对于与电容器相关联的试题,电容器稳定后,在电容器处电路可看作是断路,与电容器串联的电阻不分压可看成导线.若要计算电容器中有关电量等的变化,则要先分析电容器两端电压的变化,再利用ΔQ =C ΔU 来计算.
例5.如图6所示的电路中,各个电键均闭合,且k 2接a ,现要使静止在平行板电容器两极板之间的带电微粒向下运动,则应该: A .将k 1断开 B .将k 2掷在b C .将k 2掷在c
D .将k 3断开 分析与解:开始当各个电键均闭合且k 2接a 时,由于电阻R 4和R 1与电容器串联不分压,此时电容器两端的电压等于电阻R 2两端的电压,微粒在平行板电容器间所受的电场力与重力平衡,处于静止状态.
将k 1断开时,电容器将通过电阻R 4、R 1和R 2放电,两极板间的电场强度变为零,微粒向下运动,则选项A 正确.
将k 2掷在b 时,电容器与R 4、R 1和R 3串联后接在电源两端,电容器两端的电压等于电源的电动势,两极板间的电场强度增大,电场力大于重力,微粒向上运动,则选项B 不正确.
将k 2掷在c 时,电容器将通过电阻R 4放电,两极板间的电场强度变为零,微粒向下运动,则选项C 正确.
将k 3断开时,电容器充电后与电源断开,两极板间的电场强度不变,微粒仍然处于静止状态,则选项D 不正确.
故本题的正确选项为A 、C.
点评:含有电容器的电路有时和带电离子在电场中运动相结合,可由离子受力及运动情况入手分析出电容器两极板间的电压,再结合电路的结构进行分析或计算.
图6。