高中物理闭合电路的欧姆定律(一)解题方法和技巧及练习题
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高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案一、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40Q的定值电阻。
v是由理想电压表改装成的指针式测风力为6V的电源。
R0是一个阻值为显示器。
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。
迎风板人的重力忽略不计。
试求:(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R0,调(只写结论)换后的R0的阻值大小如何变化?R=30-°・°4F(°);(2)F=550N;(3)U=4.8V;(4)阻值变【答案】(1)m大【解析】【分析】【详解】A F(1)通过表中数据可得:=S故R与F成线性变化关系设它们的关系式为:ARR=kF+b代入数据得:R=30-0.04F(Q)①(2)由题意,R0上的电压U R =5V,通过R0的电流为0RU1=青②U =竺=4.8V ⑤R T ③解①~④式,得,当电压表两端电压U 为5V 时,测得的风力最大RF 二550N ④m(3)由①式得R =10Q(4)阻值变大2. 如图所示,水平U 形光滑框架,宽度L=1m ,电阻忽略不计,导体棒ab 的质量m =°.2弦,电阻R=0.50,匀强磁场的磁感应强度B=0.2T ,方向垂直框架向上•现用F=1N 的拉力由静止开始向右拉ab 棒,当ab 棒的速度达到2m/s 时,求此时:(1) ab 棒产生的感应电动势的大小; (2)ab棒产生的感应电流的大小和方向;(3) ab棒所受安培力的大小和方向;【答案】(1)0.4V (2)0.8A 从a 流向b (3)0.16N 水平向左(4)4.2m/s 2 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:(1)根据切割产生的感应电动势公式E=BLv ,求出电动势的大小.(2)由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小,由右手定则判断电流的方向•(3)由安培力公式求出安培力的大小,由左手定则判断出安培力的方向.(4)根据牛顿第二定律求出ab 棒的加速度.(1)根据导体棒切割磁感线的电动势E=BLv=0.2x l x 2V=0.4VE 04(2)由闭合电路欧姆定律得回路电流I ==A =0.8A ,由右手定则可知电流方向R 0.5为:从a 流向b(3)ab 受安培力F =BIL =0.2x 0.8x l N=0.16N ,由左手定则可知安培力方向为:水平向左 (4)根据牛顿第二定律有:F -F =ma ,得ab 杆的加速度安4.2m/s23 14+1 A=0.2A1-0.16/m/s2=0.23.在如图所示的电路中,电阻箱的阻值K是可变的,电源的电动势为E,电源的内阻为r,其余部分的电阻均可忽略不计。
高中物理闭合电路的欧姆定律(一)解题方法和技巧及练习题及解析一、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.如图(1)所示 ,线圈匝数n =200匝,直径d 1=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d 2=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B A →;7.9A ; (2)47V 【解析】 【分析】 【详解】(1)由楞次定律得电流的方向为B A → 由法拉第电磁感应定律得B E nn S t t ∆Φ∆==∆∆磁场面积22()2d S π=而0.30.2/1/0.20.1B T s T s t ∆-==∆- 根据闭合电路的欧姆定律7.9EI A R r==+ (2)电阻R 两端的电压为U=IR=47V3.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 .4.爱护环境,人人有责;改善环境,从我做起;文明乘车,低碳出行。
高中物理:闭合电路的欧姆定律【知识点的认识】1.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。
(2)公式:①I=(只适用于纯电阻电路);②E=U外+Ir(适用于所有电路)。
2.路端电压与外电阻的关系:一般情况U=IR=•R=,当R增大时,U增大特殊情况(1)当外电路断路时,I=0,U=E=,U=0(2)当外电路短路时,I短【命题方向】(1)第一类常考题型是对电路的动态分析:如图所示,电源电动势为E,内阻为r,当滑动变阻器的滑片P处于左端时,三盏灯L1、L2、L3均发光良好。
在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中,下列说法中正确的是()A.小灯泡L1、L2变暗B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮C.电压表V1、V2示数均变大D.电压表V1、V2示数之和变大分析:在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中,先分析变阻器接入电路的电阻如何变化,分析外电路总电阻的变化,由闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化,即可由欧姆定律判断L2两端电压的变化,从而知道灯泡L2亮度的变化和电压表V2示数的变化。
再根据路端电压的变化,分析灯泡L3亮度的变化和电压表V1示数的变化;根据干路电流与L3电流的变化,分析L1电流的变化,即可判断灯泡L1亮度的变化。
根据路端电压的变化,判断两电压表示数之和的变化。
解:B、滑片P向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,整个闭合回路的总电阻变大,根据闭合欧姆定律可得干路电流I=变小,灯泡L2变暗,故B错误。
C、灯泡L2两端电压U2=IR2变小,即电压表V2示数变小,电压表V1的读数为U1=E﹣I (r+R2),变大,故C错误。
A、小灯泡L3变亮,根据串、并联电路的特点I=I1+I3,I减小,I3=变大,则通过小灯泡L1的电流I1减小,小灯泡L1变暗,故A正确。
D、电压表V1、V2示数之和为U=E﹣Ir,I减小,U增大,故D正确。
故选AD。
点评:本题首先要搞清电路的连接方式,搞懂电压表测量哪部分电路的电压,其次按“局部→整体→局部”的思路进行分析。
高考物理部分电路欧姆定律技巧和方法完整版及练习题及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.有一灯泡标有“6V 3W ”的字样,源电压为9V ,内阻不计.现用一个28Ω 的滑动变阻器来控制电路,试分别就连成如图所示的限流电路和分压电路,求:(1)它们的电流、电压的调节范围;(2)两种电路要求滑动变阻器的最大允许电流;(3)当灯泡正常发光时,两种电路的效率.【答案】(1)0.225~0.75A a :,2.7~9V 00.75A b ::,0~9V (2)0.5A a :0.75A b : (3)66.6%a : 44.4%b : 【解析】【详解】 灯泡的电阻212L U R P==Ω (1)a.当滑动端在最左端时电阻最大,则最小电流:min 9A 0.225A 1228I ==+ 当滑动端在最右端时电阻最小为0,则最大电流: max 9A 0.75A 12I == 则电流的调节范围是:0.225A~0.75A灯泡两端电压的范围:0.22512V 0.7512V ⨯⨯: ,即2.7~9V ;b.当滑动端在最左端时,灯泡两端电压为零,电流为零;当滑到最右端时,两端电压为9V ,灯泡电流为9A 0.75A 12= 则电流的调节范围是:0~0.75A 灯泡两端电压的范围: 0~9V ;(2)a.电路中滑动变阻器允许的最大电流等于灯泡的额定电流,即为0.5A ; b.电路中滑动变阻器允许的最大电流为0.75A ;(3)a.当灯泡正常发光时电路的电流为0.5A ,则电路的效率:000013=10066.60.59P IE η=⨯=⨯ b.可以计算当灯泡正常发光时与灯泡并联部分的电阻为x 满足: 6960.528x x -+=-解得x =24Ω此时电路总电流 60.50.75A 24I =+= 电路的效率 000023=10044.40.759P IE η=⨯=⨯ 2. 4~1.0T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化)(4)磁场反向,磁敏电阻的阻值不变.【解析】(1)当B =0.6T 时,磁敏电阻阻值约为6×150Ω=900Ω,当B =1.0T 时,磁敏电阻阻值约为11×150Ω=1650Ω.由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多,故滑动变阻器选择分压式接法;由于x V A xR R R R >,所以电流表应内接.电路图如图所示.(2)方法一:根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为:130.4515000.3010R -=Ω=Ω⨯,230.911516.70.6010R -=Ω=Ω⨯,331.5015001.0010R -=Ω=Ω⨯, 431.791491.71.2010R -=Ω=Ω⨯,532.7115051.8010R -=Ω=Ω⨯, 故电阻的测量值为1234515035R R R R R R ++++=Ω=Ω(1500-1503Ω都算正确.) 由于0150010150R R ==,从图1中可以读出B =0.9T 方法二:作出表中的数据作出U -I 图象,图象的斜率即为电阻(略).(3)在0~0.2T 范围,图线为曲线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化);在0.4~1.0T 范围内,图线为直线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化);(4)从图3中可以看出,当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时,磁敏电阻的阻值相等,故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关.本题以最新的科技成果为背景,考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力.从新材料、新情景中舍弃无关因素,会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题,及如何根据测得的U、I值求电阻.第(3)、(4)问则考查考生思维的灵敏度和创新能力.总之本题是一道以能力立意为主,充分体现新课程标准的三维目标,考查学生的创新能力、获取新知识的能力、建模能力的一道好题.3.如图所示,AB和A′B′是长度均为L=2 km的两根输电线(1 km电阻值为1 Ω),若发现在距离A和A′等远的两点C和C′间发生漏电,相当于在两点间连接了一个电阻.接入电压为U=90 V的电源:当电源接在A、A′间时,测得B、B′间电压为U B=72 V;当电源接在B、B′间时,测得A、A′间电压为U A=45 V.由此可知A与C相距多远?【答案】L AC=0.4 km【解析】【分析】【详解】根据题意,将电路变成图甲所示电路,其中R1=R1′,R2=R2′,当AA′接90V,BB′电压为72V,如图乙所示(电压表内阻太大,R2和R′2的作用忽略,丙图同理)此时R1、R1′、R串联,∵在串联电路中电阻和电压成正比,∴R1:R:R1′=9V:72V:9V=1:8:1---------------①同理,当BB′接90V,AA′电压为45V,如图丙所示,此时R2、R2′、R串联,∵在串联电路中电阻和电压成正比,∴R2:R:R2′=22.5V:45V:22.5V=1:2:1=4:8:4---②联立①②可得:R1:R2=1:4由题意,R AB=2km×11km=2Ω=R1+R2∴R 1=0.4Ω,R 2=1.6ΩAC 相距 s=1 1/R km=0.4km . 【点睛】本题考查了串联电路的电阻、电流特点和欧姆定律的应用;解决本题的关键:一是明白电压表测得是漏电电阻两端的电压,二是知道电路相当于三个串联.4.图示为汽车蓄电池与车灯、小型启动电动机组成的电路,蓄电池内阻为0.05Ω,电表可视为理想电表。
高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧讲解及练习题(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,A 、B 两点间接上一电动势为4V 、内电阻为1Ω的直流电源,三个电阻的阻值均为4Ω,电容器的电容为20μF ,电流表内阻不计,求:(1)闭合开关S 后,电容器所带电荷量;(2)断开开关S 后,通过R 2的电荷量。
【答案】(1)6.4×10-5C ;(2)53.210C -⨯【解析】【分析】【详解】(1)当电键S 闭合时,电阻1R 、2R 被短路,据欧姆定律得电流表的读数为34A 0.8A 14E I r R ===++ 电容器所带电荷量 653320100.84C 6.410C Q CU CIR --=⨯⨯⨯=⨯==(2)断开电键后,电容器相当于电源,外电路1R 、2R 并联后与3R 串联,由于各个电阻相等,则通过2R 的电荷量为51 3.210C 2Q Q -==⨯'2.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。
但有人为了“节约”,在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。
设一节新电池的电动势E 1=1.5V ,内阻r 1=0.3Ω;一节旧电池的电动势E 2=1.2V ,内阻r 2=4.3Ω。
手电筒使用的小灯泡的电阻R =4.4Ω。
求:(1)当使用两节新电池时,灯泡两端的电压;(2)当使用新、旧电池混装时,灯泡两端的电压及旧电池的内阻r 2上的电压;(3)根据上面的计算结果,分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。
【答案】(1)2.64V ;(2)1.29V ;(3)不妥当。
因为旧电池内阻消耗的电压U r 大于其电动势E 2(或其消耗的电压大于其提供的电压),灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时,电流11A 2=20.6E I R r =+ 灯泡两端的电压 2.64V U IR ==(2)一新、一旧电池串联时,电流12120.3A =E E I R r r =+'++ 灯泡两端的电压 1.32V U I R '='=旧电池的内阻r 2上的电压2 1.29V r U I r ='=(3)不妥当。
高考物理闭合电路的欧姆定律的基本方法技巧及练习题及练习题(含答案)含解析(2)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,在A 、B 两点间接一电动势为4V ,内电阻为1Ω的直流电源,电阻1R 、2R 、3R 的阻值均为4Ω,电容器的电容为30F μ,电流表内阻不计,当电键S 闭合时,求:(1)电流表的读数. (2)电容器所带的电量.(3)断开电键S 后,通过2R 的电量.【答案】(1)0.8A ;(2)59.610C -⨯;(3)54.810C -⨯ 【解析】试题分析:当电键S 闭合时,电阻1R 、2R 被短路.根据欧姆定律求出流过3R 的电流,即电流表的读数.电容器的电压等于3R 两端的电压,求出电压,再求解电容器的电量.断开电键S 后,电容器通过1R 、2R 放电,1R 、2R 相当并联后与3R 串联.再求解通过2R 的电量.(1)当电键S 闭合时,电阻1R 、2R 被短路.根据欧姆定律得: 电流表的读数340.841E I A A R r ===++ (2)电容器所带的电量653330100.849.610Q CU CIR C C --===⨯⨯⨯=⨯(3)断开电键S 后,电容器相当于电源,外电路是1R 、2R 相当并联后与3R 串联.由于各个电阻都相等,则通过2R 的电量为514.8102Q Q C -==⨯'3.如图的电路中,电池组的电动势E =30V ,电阻,两个水平放置的带电金属板间的距离d =1.5cm 。
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,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.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.如图所示的电路中,两平行金属板A 、B 水平放置,两板间的距离d =40 cm 。
高考物理部分电路欧姆定律答题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.如图中所示B 为电源,电动势E=27V ,内阻不计。
固定电阻R 1=500Ω,R 2为光敏电阻。
C 为平行板电容器,虚线到两极板距离相等,极板长l 1=8.0×10-2m ,两极板的间距d =1.0×10-2m 。
S 为屏,与极板垂直,到极板的距离l 2=0.16m 。
P 为一圆盘,由形状相同、透光率不同的三个扇形a 、b 和c 构成,它可绕AA /轴转动。
当细光束通过扇形a 、b 、c 照射光敏电阻R 2时,R 2的阻值分别为1000Ω、2000Ω、4500Ω。
有一细电子束沿图中虚线以速度v 0=8.0×106m/s 连续不断地射入C 。
已知电子电量e =1.6×10-19C ,电子质量m =9×10-31kg 。
忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。
假设照在R 2上的光强发生变化时R 2阻值立即有相应的改变。
(1)设圆盘不转动,细光束通过b 照射到R 2上,求平行板电容器两端电压U 1(计算结果保留二位有效数字)。
(2)设圆盘不转动,细光束通过b 照射到R 2上,求电子到达屏S 上时,它离O 点的距离y 。
(计算结果保留二位有效数字)。
(3)转盘按图中箭头方向匀速转动,每3秒转一圈。
取光束照在a 、b 分界处时t =0,试在图中给出的坐标纸上,画出电子到达屏S 上时,它离O 点的距离y 随时间t 的变化图线(0~6s 间)。
要求在y 轴上标出图线最高点与最低点的值。
(不要求写出计算过程,只按画出的图线就给分)【答案】(1) 5.4V (2) 22410m .-⨯ (3)【解析】 【分析】由题意可知综合考查闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律和类平抛运动,根据欧姆定律、类平抛运动及运动学公式计算可得。
【详解】解:(1) 设电容器C 两极板间的电压为U 1,U 1=112R R R +E =27500V=5.4V 500+2000⨯ (2) 设电场强度大小为E ′E ′=1U d, 电子在极板间穿行时加速度大小为a ,穿过C 的时间为t ,偏转的距离为y o . 根据牛顿第二定律得:a==eE eU m md'电子做类平抛运动,则有:l 1=v 0t , y o =12at 2, 联立得:y o =202eE mv (112R R R +) 21l d, 当光束穿过b 时,R 2=2000Ω,代入数据解得:y o =4.8×10-3m由此可见,y 1<12d , 电子通过电容器C ,做匀速直线运动,打在荧光屏上O 上方y 处.根据三角形相似关系可得1o12y 22l l yl =+ 代入数值可得:y =22410m .-⨯(3) 当光束穿过a 时,R 2=1000Ω,代入数据解得y =8×10-3m由此可见,y >d ,电子不能通过电容器C 。
高考物理部分电路欧姆定律解题技巧分析及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度.如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线,其中R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B.请按要求完成下列实验.(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0 T,不考虑磁场对电路其他部分的影响).要求误差较小.提供的器材如下:A.磁敏电阻,无磁场时阻值R0=150 ΩB.滑动变阻器R,总电阻约为20 ΩC.电流表A,量程2.5 mA,内阻约30 ΩD.电压表V,量程3 V,内阻约3 kΩE.直流电源E,电动势3 V,内阻不计F.开关S,导线若干(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表:123456U(V)0.000.450.91 1.50 1.79 2.71I(mA)0.000.300.60 1.00 1.20 1.80根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B=______Ω.结合题图可知待测磁场的磁感应强度B=______T.(3)试结合题图简要回答,磁感应强度B在0~0.2 T和0.4~1.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?________________________________________________________________________.(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?___________________________________________________________________________.【答案】(1)见解析图(2)1500;0.90(3)在0~0.2T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在2.如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L上标有“6V 3W”字样,滑动变阻器R最大阻值为36Ω,灯泡电阻不随温度变化。
高考物理部分电路欧姆定律(一)解题方法和技巧及练习题一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长L=60 cm,两板间的距离d=30 cm,电源电动势E=36 V,内阻r=1 Ω,电阻R0=9 Ω,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球(可视为质点)从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=6 m/s 水平向右射入两板间,小球恰好从A板右边缘射出.已知小球带电荷量q=2×10-2 C,质量m=2×10-2 kg,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)带电小球在平行金属板间运动的加速度大小;(2)滑动变阻器接入电路的阻值.【答案】(1)60m/s2;(2)14Ω.【解析】【详解】(1)小球进入电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速运动,则有:水平方向:L=v0t竖直方向:d=at2由上两式得:(2)根据牛顿第二定律,有:qE-mg=ma电压:U=Ed解得:U=21V设滑动变阻器接入电路的电阻值为R,根据串并联电路的特点有:解得:R=14Ω.【点睛】本题是带电粒子在电场中类平抛运动和电路问题的综合,容易出错的是受习惯思维的影响,求加速度时将重力遗忘,要注意分析受力情况,根据合力求加速度.2.以下对直导线内部做一些分析:设导线单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e,自由电子定向移动的平均速率为v.现将导线中电流I与导线横截面积S的比值定义为电流密度,其大小用j表示.(1)请建立微观模型,利用电流的定义qIt,推导:j=nev;(2)从宏观角度看,导体两端有电压,导体中就形成电流;从微观角度看,若导体内没有电场,自由电子就不会定向移动.设导体的电阻率为ρ,导体内场强为E,试猜想j与E的关系并推导出j、ρ、E三者间满足的关系式.【答案】(1)j=nev(2)E jρ=【解析】【分析】【详解】(1)在直导线内任选一个横截面S,在△t时间内以S为底,v△t为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过,由电流及电流密度的定义知:I qjS tSVV==,其中△q=neSv△t,代入上式可得:j=nev(2)(猜想:j与E成正比)设横截面积为S,长为l的导线两端电压为U,则UEl =;电流密度的定义为IjS =,将UIR=代入,得UjSR=;导线的电阻lRSρ=,代入上式,可得j、ρ、E三者间满足的关系式为:Ejρ=【点睛】本题一要掌握电路的基本规律:欧姆定律、电阻定律、电流的定义式,另一方面要读懂题意,明确电流密度的含义.3.如图所示,AB和A′B′是长度均为L=2 km的两根输电线(1 km电阻值为1 Ω),若发现在距离A和A′等远的两点C和C′间发生漏电,相当于在两点间连接了一个电阻.接入电压为U=90 V的电源:当电源接在A、A′间时,测得B、B′间电压为U B=72 V;当电源接在B、B′间时,测得A、A′间电压为U A=45 V.由此可知A与C相距多远?【答案】L AC=0.4 km【解析】【分析】【详解】根据题意,将电路变成图甲所示电路,其中R1=R1′,R2=R2′,当AA′接90V,BB′电压为72V,如图乙所示(电压表内阻太大,R2和R′2的作用忽略,丙图同理)此时R1、R1′、R串联,∵在串联电路中电阻和电压成正比,∴R 1:R :R 1′=9V :72V :9V=1:8:1---------------①同理,当BB′接90V ,AA′电压为45V ,如图丙所示,此时R 2、R 2′、R 串联, ∵在串联电路中电阻和电压成正比,∴R 2:R :R 2′=22.5V :45V :22.5V=1:2:1=4:8:4---②联立①②可得:R 1:R 2=1:4由题意,R AB =2km×1 1kmΩ=2Ω=R 1+R 2 ∴R 1=0.4Ω,R 2=1.6Ω AC 相距s=11/R km Ω=0.4km .【点睛】本题考查了串联电路的电阻、电流特点和欧姆定律的应用;解决本题的关键:一是明白电压表测得是漏电电阻两端的电压,二是知道电路相当于三个串联.4.如图所示,U=10V ,电阻R 1=4Ω,R 2=6Ω,电容C=30μF 。
高中物理闭合电路的欧姆定律(一)解题方法和技巧及练习题一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.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442222B L s mgRtmgR B L+=(3)K接3后的充电电流q C U CBL v vI CBL CBLat t t t∆∆∆∆=====∆∆∆∆mg-BIL=ma得22mgam 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.v22-v2=2as根据能量转化与守恒得22211()22E mgs mv mv∆=--解得:2222mgsCB LEm 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.2.如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2Ω时,电压表读数为U1=4V;当电阻箱读数为R2=5Ω时,电压表读数为U2=5V.求:(1)电源的电动势E和内阻r.(2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值P m为多少?【答案】(1)E=6 V r=1 Ω (2)当R=r=1 Ω时,P m=9 W【解析】【详解】(1)由闭合电路欧姆定律E U Ir=+得:111UE U rR=+,代入得44422E r=+=+①,222UE U rR=+,代入得:5555E r r=+=+②,联立上式并代入数据解得:E=6V,r=1Ω(2)当电阻箱的阻值等于电源的内电阻时电源的输出功率最大,即有R=r=1Ω电源的输出功率最大为:22226()92441mE EP I R r W Wr r=====⨯;3.如图所示电路中,电源电动势E =16V ,内电阻r =1.0Ω,电阻R 1=9.0Ω,R 2=15Ω。
开关闭合后,理想电流表A 的示数为0.4A 。
求: (1)电源的路端电压;(2)电阻R 3的阻值和它消耗的电功率。
【答案】(1)15V ,(2)10Ω,3.6W 。
【解析】 【详解】(1)对2R 根据欧姆定律:222U I R =整个回路的总电流:21E U I R r-=+ 路端电压为:U E Ir =-代入数据得:15V =U ; (2)对3R :233U R I =总电流:23I I I =+代入数据得:310ΩR = R 3消耗的电功率:3332P I R =代入数据得:3 3.6W P =。
4.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 =20Ω,电阻R 1=1980Ω.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v 0=1.0m/s 竖直向上射入两板间,小球恰好能到达A 板.若小球所带电荷量q =1.0×10-7C ,质量m =2.0×10-4kg ,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两金属板间的电压的大小U;(2)滑动变阻器消耗的电功率P;(3)电源的效率η.【答案】(1)U =200V(2)20W(3)0099.5【解析】【详解】(1)小球从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直线运动,设A、B两极板间电压为U,根据动能定理有:212qU mgd mv--=-,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,电路中的电流1EIR R r=++,而U = IR,解得:R = 2×103Ω滑动变阻器消耗的电功率220UP WR==.(3)电源的效率2121()099.50()P I R RP I R R rη+===++出总.【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.5.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EI Rr=+ 电源的输出功率2P I R =得22()E R P R r =+有22()4E RP R r Rr=-+ 当R=r 时,P 有最大值,最大值为24m E P r=.6.如图甲所示的电路中,R 1、R 2均为定值电阻,且R 1=100Ω,R 2阻值未知,R 3为滑动变阻器.当其滑片P 从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A 、B 两点是滑片P 在变阻器的两个不同端点得到的.计算: (1)定值电阻R 2的阻值; (2)滑动变阻器的最大阻值; (3)电源的电动势和内阻.【答案】(1)5Ω(2)300Ω (3)20V ;20Ω 【解析】 【详解】(1)当R 3的滑片滑到最右端时,R 3、R 1均被短路,此时外电路电阻等于R 2,且对应于图线上B 点,故由B 点的U 、I 值可求出R 2的阻值为:2450.8B B U R I ==Ω=Ω (2)滑动变阻器的滑片置于最左端时,R 3阻值最大.设此时外电路总电阻为R ,由图像中A 点坐标求出:16800.2A A U R I ==Ω=Ω13213++R R R R R R =代入数据解得滑动变阻器最大阻值3300R =Ω(3)由闭合电路欧姆定律得:+E U Ir =将图像中A 、B 两点的电压和电流代入得:16+0.2E r =4+0.8E r =解得20V E = 20r =Ω7.如图所示的电路中,当开关K 断开时,V 、A 的示数分别为2.1V 和0.5A ,闭合K 后它们的示数变为2V 和0.6A ,求电源的电动势和内电阻?(两表均为理想表)【答案】2.6V ,1Ω 【解析】 【分析】 【详解】解:根据欧姆定律得:11E U I r =+,22E U I r =+ 代入数据得: 2.10.5E r =+,20.6E r =+ 解得:E =2.6V ,r =1Ω8.如图所示,电阻R1=4Ω,R2=6Ω,电源内阻r=0.6Ω,如果电路消耗的总功率为40W ,电源输出功率为37.6W ,则电源电动势和R 3的阻值分别为多大?【答案】20V【解析】电源内阻消耗的功率为,得:由得:外电路总电阻为,由闭合电路欧姆定律得:。
点睛:对于电源的功率要区分三种功率及其关系:电源的总功率,输出功率,内电路消耗的功率,三者关系是。
9.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U AB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U AB=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,U AC=18 V,电容器C1带电荷量为Q1=C1U AC=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U AC′=U=663×18 V=12V此时电容器C1的带电荷量为Q′=C1U AC′=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.10.如图所示电路,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω.外电路中电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω.电容器的电容C=4μF.(1)电键S 闭合,电路稳定时,电容器所带的电量. (2)电键从闭合到断开,流过电流表A 的电量. 【答案】67.210C -⨯ ;51.9210C -⨯ 【解析】 【分析】 【详解】(1)电键S 闭合,电路稳定时,电容器所在电路没有电流. 外电路总电阻为:=3Ω干路电流为:=1.5A路端电压为:U =E -Ir =4.5V 电容器的电压为:U 1==1.8V所以电容器的电量: Q 1=CU 1=7.2×10-6C ,b 板带正电,a 板带负电. (2)S 断开,电路稳定时,电容器的电压就是R 2的电压,U 2==3V所以电容器的电量: Q 2=CU 2=1.2×10-5C ,a 板带正电,b 板带负电. 则流过电流表A 的电量 Q =Q 1+Q 2=1.92×10-5C . 【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用,关键要同学们能理清电路的结构,明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等,要知道电路稳定时,电容器所在电路没有电流,其电压与所并联的电路两端的电压相等.11.如图a 所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L =1m ,导轨平面与水平面成θ=370角,下端连接阻值为R =0.4Ω的电阻.匀强磁场方向垂直于导轨平面向上,磁感应强度为B =0.4T ,质量m =0.2Kg 、电阻R =0.4Ω的金属杆放在两导轨上,杆与导轨垂直且保持良好接触,金属导轨之间连接一理想电压表.现用一外力F 沿水平方向拉杆,使之由静止沿导轨开始下滑,电压表示数U 随时间t 变化关系如图b 所示.取g =10m/s 2,sin370=0.6,cos370=0.8求:⑴金属杆在第5s 末的运动速率; ⑵第5s 末外力F 的功率; 【答案】(1)1m/s (2)-0.8W 【解析】 【分析】金属杆沿金属导轨方向在三个力作用下运动,一是杆的重力在沿导轨向下方向的分力G 1,二是拉力F 在沿导轨向下方向的分力F 1,三是沿导轨向上方向的安培力,金属杆在这几个力的作用下,向下做加速运动. 【详解】(1)如下图所示,F 1是F 的分力,G 1是杆的重力的分力,沿导轨向上方向的安培力未画出,由题设条件知,电压表示数U 随时间t 均匀增加,说明金属杆做的是匀加速运动,由b 图可得金属杆在第5s 末的电压是0.2V ,设此时杆的运动速率为v ,电压为U ,电流I ,由电磁感应定律和欧姆定律有E BLv =因电路中只有两个相同电阻,有1122U E BLv == 解得 1v =m/s故金属杆在第5s 末的运动速率是1m/s(2) 金属杆做的是匀加速运动,设加速度为a ,此时杆受的安培力为f ,有va t==0.2m/s 2220.22B L vf BTL R===N1G mg =sin θ=1.2N由牛顿第二定律得11G f F ma --= 110.8F G f ma =--=N由功率公式得10.8P F v ==W因1F 的方向与棒的运动方向相反,故在第5s 末外力F 的功率是--0.8W . 【点睛】由电阻的电压变化情况来分析金属棒的运动情况.12.如图所示的电路中,电源电动势为6E V =,内电阻为2r =Ω,外电路电阻为10R =Ω,闭合电键S 后,求:()1通过电阻R 的电流强度I ; ()2电阻R 两端的电压U ;()3电阻R 上所消耗的电功率P .【答案】(1)0.5A (2)5V (3)2.5W 【解析】 【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R 的电流强度为:60.5102E I A A R r ===++ (2)电阻R 两端的电压为:U=IR=0.5×10V=5V(3)电阻R 上所消耗的电功率为:P=I 2R=0.52×10W=2.5W。