高考物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题
- 格式：doc
- 大小：542.00 KB
- 文档页数：11
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)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，电源的电动势为10 V，内阻为1 Ω，R1=3 Ω，R2=6 Ω，C=30 μF求：
（1）闭合电键S，稳定后通过电阻R2的电流．
（2）再将电键S断开，再次稳定后通过电阻R1的电荷量．
【答案】（1）1 A （2）1.2×10﹣4C
【解析】
【详解】
（1）闭合开关S，稳定后电容器相当于开关断开，根据全电路欧姆定律得：
12101361EIAARRr
（2）闭合开关S时，电容器两端的电压即R2两端的电压，为：U2=IR2=1×6V=6V
开关S断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为E=10V，则通过R1的电荷量为：
Q=C（E-U2）=3×10-5×（10-6）C=1.2×10-4C
2．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3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R2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R3的滑片滑到最右端时，R3、R1均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上B点，故由B点的U、I值可求出R2的阻值为：
2450.8BBURI
（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3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： 16800.2AAURI
13213++RRRRRR
代入数据解得滑动变阻器最大阻值
3300R
（3）由闭合电路欧姆定律得：
+EUIr
将图像中A、B两点的电压和电流代入得：
16+0.2Er
4+0.8Er
解得
20VE
20r
3．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
3220.4156.0UIR（V）
（2）通过电阻R3的电流大小：
3330.2UIRA
流过电阻R1的电流大小为：
I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A
（3）电源的电动势为：
11130.610.69612EIrIRUV
电源的总功率为
P=I1E=7.2W 或21123//PIrRRR=7.2W
4．如图所示的电路中，电源电动势Ed＝6V，内阻r＝1Ω，一定值电阻R0＝9.0Ω，变阻箱阻值在0﹣99.99Ω范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L＝100cm，板间距离d＝40cm，重力加速度g＝10m/s2，此时，将变阻箱阻值调到R1＝2.0Ω，一带电小球以v0＝10m/s的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求：
（1）变阻箱阻值R1＝2.0Ω时，R0的电功率是多少？
（2）变阻箱阻值R1＝2.0Ω时，若电容器的电容C＝2μF，则此时电容器极板上带电量多大？
（3）保持带电小球以v0＝10m/s的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？
【答案】（1）2.25W （2）2×10﹣6C （3）50Ω
【解析】
【详解】
（1）当R1＝2.0Ω时，闭合回路电流I为：
01dEIRrR
代入数据解得：I＝0.5A
所以PR0＝I2R0＝0.52×9＝2.25W；
(2)当R1＝2.0Ω时，UR1＝IR1＝1V
由Q＝CU＝2×10﹣6C；
(3) 当R1＝2.0Ω时，则：Mg＝qE
1RUEd
电路中分压关系，则有：
1110RdRUERRr
调节变阻箱阻值到'1R，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则：
qE2﹣Mg＝Ma 且''11'10RdRUERrR
'12RUEd
又2122dat
水平向：L＝vot
由以上各工，代入数值得'1R＝50Ω。
5．在如图（a）所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图所示，则：
（1）V1表示数随电流变化的图像是甲乙两条图线中的哪条？并求出定值电阻R1的阻值；
（2）求电源的电动势和内阻大小；
（3）求电源效率的最大值和电源最大输出功率.
【答案】（1）V1表的示数随电流变化的图像是乙图线，15R；（2）6VE，5r；（3）max83.3%，max1.8WP外。
【解析】
【详解】
（1）由图可知，三电阻串联，V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
当滑片向左端滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，由EIR总可知，电路中的电流增大，因R1为定值电阻，则其两端的电压11RUIR 满足成正比关系，图象乙满足U-I成正比增函数，故V1表的示数随电流变化的图像是乙图线。
由图象可知，R1两端的电压U1=3V，电路中的电流为：I1=0.6A，则电阻R1的阻值为：
111350.6URI；
（2）综述可知V2表的示数随电流变化的图像是甲图线，取两组数据由全电路的欧姆定律可知： 140.2()ERr
100.6()ERr
联立可得：
6VE；
5r；
（3）根据电源的效率为：
100%=100%PUPE外总
故当电源的路端电压最大时，电源的效率最大；
而电路R2的阻值增大，总电流减小，路端电压增大，即R2的阻值最大时，可求得电源的最大效率，由图像甲可知最小电流为0.2A时，R1的电压1V，R2的电压4V，有：
max12(41)VRRUUU
则最大效率为：
maxmax5=100%=100%83.3%6UE
电源的输出功率为：
22212122121212()()()()4()EEPIRRRRRRrRRrrRR外
故理论上当12RRr时，即20R，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，
22max6=W1.8W445EPr外。
6．电路如图所示,电源电动势28EV,内阻r =2Ω,电阻112R,244RR,38R,C为平行板电容器,其电容C=3.0PF,虚线到两极板间距离相等,极板长=0.20Lm,两极板的间距21.010dm
（1）若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过4R的总电荷量为多少?
（2）若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以02.0/vms的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?( g取210/ms)
【答案】（1）126.010C；（2）不能从C的电场中射出.
【解析】
【详解】
（1）开关S断开时,电阻3R两端的电压为
332316RUEVRRr
开关S闭合后,外电阻为
1231236RRRRRRR
路端电压为
21VRUERr.
此时电阻3R两端电压为
'3U32314VRURR
则流过4R的总电荷量为
33'QCUCU126.010C
（2）设带电微粒质量为m,电荷量为q当开关S断开时有
3qUmgd
当开关S闭合后,设带电微粒加速度为a,则
'3qUmgmad
设带电微粒能从C的电场中射出,则水平方向运动时间为:
0Ltv
竖直方向的位移为:
212yat
由以上各式求得
136.25102dym
故带电微粒不能从C的电场中射出.
7．如图所示的电路中，电源电动势11EV，内阻1r；电阻14R，电阻26R，电容器30CF，电池内阻1r．
1闭合S，求稳定后通过电路的总电流；
2闭合S，求稳定后电容器所带的电荷量；
3然后将开关S断开，求这以后流过1R的总电量．
【答案】1 1A；421?.810C；431?.510C.
【解析】
【分析】
【详解】
1电容器相当于断路，根据闭合电路欧姆定律，有12111461EIAARRr；
2电阻2R的电压为：22166UIRAV，
故电容器带电量为：6422301061.810QCUFVC；
3断开S后，电容器两端的电压等于电源的电动势，电量为：
642'3010113.310QCEFVC
故流过1R的电荷量为：44422'3.3101.8101.510QQQCCCV．
8．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40cmd，电源电动势24VE，内电阻1r，电阻15R，闭合开关S，待电路稳定后，一带电量2110qC, 质量2=210kgm的小球恰好静止于两板之间．取210m/sg，求：
（1）两板间的电压为多少
（2）此时，滑动变阻器接入电路的阻值为多少
【答案】（1）8V（2）8Ω
【解析】
【详解】
试题分析：
