高中物理闭合电路的欧姆定律试题(有答案和解析)
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高中物理闭合电路的欧姆定律试题(有答案和解析)
一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律
1．如图(1)所示 ，线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40cm，电阻r＝2Ω，线圈与阻值R＝6Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20cm的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图(2)所示规律变化，试求：(保留两位有效数字)
(1)通过电阻R的电流方向和大小；
(2)电压表的示数．
【答案】（1）电流的方向为BA；7.9A； （2）47V
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由楞次定律得电流的方向为BA
由法拉第电磁感应定律得
BEnnStt磁场面积22()2dS而0.30.2/1/0.20.1BTsTst
根据闭合电路的欧姆定律7.9EIARr
（2）电阻R两端的电压为U=IR=47V
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R0＝1.0 Ω，电阻R1＝2.0Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1＝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＝11UR＝ 2A
(2)电动机两端的电压为
U＝E－Ir－U1=(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＝I2R0＝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＝2122WUIIR
电源的工作效率
=91.7%PP有释
3．如图所示电路中，14R，26R，30CF，电池的内阻2r，电动势12EV．
（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：
12121A462EIRRr
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
16V6VCU
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
'12VCUE
流过1R的总电荷量为
'63010126CCCQCUCU41.810C
4．如图所示，电路由一个电动势为E、内电阻为r的电源和一个滑动变阻器R组成。请推导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。
【答案】24Er
【解析】
【分析】
【详解】
由闭合电路欧姆定律
EIRr
电源的输出功率
2PIR
得
22()ERPRr
有 22()4ERPRrRr
当R=r时，P有最大值，最大值为
24mEPr.
5．光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020年合肥将建成世界一流光伏制造基地，打造成为中国光伏应用第一城。某太阳能电池板，测得它不接负载时的电压为900mV，短路电流为45mA，若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连接成闭合电路，则，
(1)该太阳能电池板的内阻是多大？
(2)电阻器两端的电压是多大？
(3)通电10分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量是多大？
【答案】(1) 20Ω (2) 0.45V (3) 6.075J
【解析】
【详解】
(1)根据欧姆定律有：
sErI，
解得：
20Ωr；
(2)闭合电路欧姆定律有：
EIRr，UIR，
解得：
0.45VU；
(3)由焦耳定律有：
2QIRT，
解得：
6.075JQ。
答：(1)该太阳能电池板的内阻20Ωr；
(2)电阻器两端的电压0.45VU；
(3)通电10分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量6.075JQ。
6．如图所示,电源电动势 E=10V,内阻 r=1Ω,定值电阻 R1=3Ω。电键 S断开时,定值电阻 R2的功率为 6W,电源的输出功率为 9W。电键 S 接通后,理想电流表的读数为 1.25A。求出：
（1）断开电键S时电流表的读数；
（2）定值电阻 R3的阻值。
【答案】(1)1A (2) 12Ω
【解析】
【详解】
（1）电键断开时，电阻R1消耗的功率为：
12-3WPPP出
根据
211PIR
解得
I1A
（2）由闭合电路的欧姆定律
1EIRR并
2323RRRRR并
解得
3R12Ω
7．如图所示，已知路端电压U＝18 V，电容器C1＝6 μF、C2＝3 μF，电阻R1＝6 Ω、R2＝3 Ω.当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB等于多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？
【答案】18 V；减少了3.6×10－5C
【解析】
【详解】
在电路中电容器C1、C2相当于断路.当S断开时，电路中无电流，B、C等势，A、D等势，因此UAB＝U＝18 V.
当S闭合时，R1和R2串联，C1两端的电压等于R1两端电压，C2两端的电压为R2两端电压，C1电荷量变化的计算首先从电压变化入手.
当S断开时，UAC＝18 V，电容器C1带电荷量为
Q1＝C1UAC＝6×10－6×18 C＝1.08×10－4C.
当S闭合时，电路R1、R2导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压，由串联电路的电压分配关系得 UAC′＝U＝663×18 V＝12V
此时电容器C1的带电荷量为
Q′＝C1UAC′＝6×10－6×12 C＝7.2×10－5C
电容器C1带电荷量的变化量为
ΔQ＝Q′－Q1＝－3.6×10－5C
负号表示减少，即C1的带电荷量减少了3.6×10－5C.
8．如图所示，电源电动势E＝15V，内阻r＝0.5Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝R3＝R4＝8Ω，一电荷量q＝＋3×10－5C的小球，用长l＝0.1m的绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中的O点。电键S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角θ＝37°，已知两板间距d＝0.1m，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：
(1)两板间的电场强度的大小；
(2)带电小球的质量;
(3)现剪断细线，并在此瞬间使小球获得水平向左的初速度，则小球刚好运动到左极板，求小球到达左极板的位置与O点的距离L。
【答案】（1）140V/m（2）45.610mkg（3）0.16m
【解析】
【详解】
(1)电阻连接后的总外电阻为：
231237ΩRRRRRR
干路上的电流：
2AEIRr
平行板电容器两板间电压：
14VUIR
电场强度：
140V/mUEd
(2)由小球的受力情况知： tanθEqmg
解得：
45.610kgm
(3)剪断细线后，在水平方向上做匀减速直线运动
21sinθ2lat
Eqam
竖直方向做自由落体运动：
212hgt
解得：
0.08mh
小球与左板相碰的位置为：
cosθ0.16mLhl
9．一电源的电动势为6V、外接电阻R1＝3.0Ω时，路端电压为4.5V．求：
（1）该电源的内阻多大？
（2）如果在外电路再串联一个R2＝6.0Ω的电阻，流过电源的电流是多大？
【答案】（1）该电源的内阻为1.0Ω；（2）如果在外电路再串联一个R2＝6.0Ω的电阻，流过电源的电流是2.0A。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律可得：
U＝1ERrR1
代入数据得
r＝1.0Ω；
（2）根据并联电路规律可得：
R并＝1212RRRR＝6363＝2.0Ω；
根据闭合电路欧姆定律有：
6==2.0A21EIRr并
10．如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110
V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5 A，求：
(1)提升重物消耗的功率；
(2)电动机线圈的电阻．
【答案】(1)450 W (2)4 Ω
【解析】（1）重物被提升的功率
（2）此时电路中的电流为5A．则电源的总功率
所以线圈电阻消耗的功率为
由欧姆定律可得：
11．如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电动机的电阻R0=1.0Ω，电阻R1=1.5Ω．电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：
（1）电源释放的电功率；
（2）电动机消耗的电功率．将电能转化为机械能的功率；
【答案】（1）20W （2）12W 8W．
【解析】
【分析】
（1）通过电阻两端的电压求出电路中的电流I，电源的总功率为P=EI，即可求得；
（2）由U内=Ir可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为U=E-U1-U内，电动机消耗的功率为P电=UI；电动机将电能转化为机械能的功率为P机=P电-I2R0．
【详解】
（1）电动机正常工作时，总电流为：I=1UR
I=3.01.5A=2 A，
电源释放的电功率为：P=EI =10×2 W=20 W；
（2）电动机两端的电压为： U= E﹣Ir﹣U1
则U =（10﹣2×0.5﹣3.0）V=6 V；
电动机消耗的电功率为： P电=UI=6×2 W=12 W；
