高考物理部分电路欧姆定律题20套(带答案)含解析
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高考物理闭合电路的欧姆定律题20套(带答案)含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图(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=47V2.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。
(物理)物理部分电路欧姆定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1. 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.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。
可编辑修改精选全文完整版物理欧姆定律题20套(带答案)及解析一、欧姆定律选择题1.如图所示是小刚同学测定小灯泡电功率的电路图,当闭合开关时,发现灯L不亮,电流表有明显示数,电压表示数为零,若故障只出现在灯L和变阻器R中的一处,则下列判断正确的是()A. 灯L断路B. 灯L短路C. 变阻器R断路D. 变阻器R 短路【答案】B【解析】【解答】A. 灯L断路时,电压表串联在电路中,会有示数,而电压表的电阻很大,所以电流表无示数,A不符合题意;B. 灯L短路时,电压表同时被短路,不会有示数,此时电路是通路,所以电流表会有示数,B符合题意;C. 变阻器R断路时,整个电路是断路状态,两电表都不会有示数,C不符合题意;D. 变阻器R短路时,只有灯连接在电路中,电压表和电流表都应该有示数,D不符合题意;故答案为:B。
【分析】本题利用了串联电路的电流特点分析电路故障,小灯泡不发光说明灯泡短路或电路中电流过小或电路某处断路.2.如图所示,若电路中电源两端的电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中()A. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变大B. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变小C. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变小D. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变大【答案】 A【解析】【解答】解:由图知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,V1测量R1两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量串联电路中的电流。
当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中,滑动变阻器的电阻变小,由串联分压的规律可知,变阻器分担的电压变小,即电压表V2示数变小;电源电压不变,所以定值电阻两端的电压就变大,即电压表V1示数变大;定值电阻的阻值不变,滑动变阻器的电阻变小,所以整个电路的总电阻变小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路中的电流就变大,即电流表的示数就变大。
BCD不符合题意,A 符合题意。
(物理)物理部分电路欧姆定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.如图1所示,水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿y 轴方向没有变化,与横坐标x 的关系如图2所示,图线是双曲线(坐标轴是渐进线);顶角θ=45°的光滑金属长导轨 MON 固定在水平面内,ON 与x 轴重合,一根与ON 垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON 向右滑动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.已知t=0时,导体棒位于顶角O 处;导体棒的质量为m=2kg ;OM 、ON 接触处O 点的接触电阻为R=0.5Ω,其余电阻不计;回路电动势E 与时间t 的关系如图3所示,图线是过原点的直线.求:(1)t=2s 时流过导体棒的电流强度I 2的大小; (2)1~2s 时间内回路中流过的电量q 的大小;(3)导体棒滑动过程中水平外力F (单位:N )与横坐标x (单位:m )的关系式. 【答案】(1)t=2s 时流过导体棒的电流强度I 2的大小为8A ; (2)1~2s 时间内回路中流过的电量q 的大小为6C ;(3)导体棒滑动过程中水平外力F 与横坐标x 的关系式为F=(4+4)N .【解析】试题分析:(1)根据E —t 图像中的图线是过原点的直线特点 有:EI R=得:28I A =(2分) (2)可判断I —t 图像中的图线也是过原点的直线 (1分) 有:t=1s 时14I A =可有:122I I q I t t +=∆=∆(2分) 得:6q C =(1分)(3)因θ=45°,可知任意t 时刻回路中导体棒有效切割长度L=x (2分) 再根据B —x 图像中的图线是双曲线特点:Bx=1 有:()E BLv Bx v ==且2E t =(2分)可得:2v t =,所以导体棒的运动是匀加速直线运动,加速度22/a m s =(2分) 又有:()F BIL BIx Bx I 安===且I 也与时间成正比 (2分) 再有:F F ma -=安(2分)212x at =(2分) 得:44F x =+(2分)考点:本题考查电磁感应、图像、力与运动等知识,意在考查学生读图、试图的能力,利用图像和数学知识解决问题的能力.2.有三盘电灯L1、L2、L3,规格分别是“110V,100W”,“110V,60W”,“110V,25W”要求接到电压是220V的电源上,使每盏灯都能正常发光.可以使用一直适当规格的电阻,请按最优方案设计一个电路,对电阻的要求如何?【答案】电路如图所示,电阻的要求是阻值为806.7Ω,额定电流为A.【解析】将两个电阻较大的电灯“110V 60W”、“110V 25W”与电阻器并联,再与“110V100W”串连接在220V的电源上,电路连接如图所示,当左右两边的总电阻相等时才能各分压110V,使电灯都正常发光.由公式P=UI得L1、L2、L3的额定电流分别为:I1==A=A,I2==A=A,I3=A=A则通过电阻R的电流为 I=I1﹣I2﹣I3=A=AR==Ω=806.7Ω答:电路如图所示,电阻的要求是阻值为806.7Ω,额定电流为A.【点评】本题考查设计电路的能力,关键要理解串联、并联电路的特点,知道用电器在额定电压下才能正常工作,设计好电路后要进行检验,看是否达到题目的要求.3.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题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.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B=T的垂直于平面向里的磁场,电阻为1Ω的导体棒ab垂直放电路。
在水平地面上有5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。
(2)ab做匀速运动,安培力与阻力相等,即=BIL F=400N阻解得I=A400则==U IR400V电源E相当于要用锂电池串联节数4001004U n E ===节 2.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 。
电源电动势E =24 V ,内电阻r =1 Ω,电阻R =15 Ω。
闭合开关S ,待电路稳定后,将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v 0=4 m/s 竖直向上射入两板间,小球恰能到达A 板。
若小球带电荷量为q =1×10-2 C ,质量为m =2×10-2 kg ,不考虑空气阻力,取g =10 m/s 2。
求:(1)A 、B 两板间的电压U ;(2)滑动变阻器接入电路的阻值R P ;(3)电源的输出功率P 。
【答案】(1)8V ;(2)8Ω;(3)23W【解析】【详解】(1)对小球从B 到A 的过程,由动能定理:2102qU mgd mv --=- 解得:U =8V (2)由欧姆定律有:E U I R r-=+ P U I R 电流为:= 解得:8P R =Ω(3)根据电功率公式有:()2pP I R R =+ 解得:P 23W =3.有一个100匝的线圈,在0.2s 内穿过它的磁通量从0.04Wb 增加到0.14Wb ,求线圈中的感应电动势为多大?如果线圈的电阻是10Ω,把它跟一个电阻是990Ω的电热器串联组成闭合电路时,通过电热器的电流是多大?【答案】50V , 0.05A .【解析】【详解】已知n =100匝,△t =0.2s ,△Φ=0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb ,则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势0.1100V=50V 0.2E nt ∆Φ==⨯∆ 由闭合电路欧姆定律得,通过电热器的电流50A=0.05A 10990E I R r ==++ 4.如图所示,电路中电阻R 10=Ω,电源的内电阻2r =Ω,灯泡L 上标有“3V 0.25A”的字样,闭合开关S ,灯泡正常发光.求:(1)灯泡的功率;(2)电源的电动势;(3)电源的总功率;【答案】(1) 0.75W (2) 6V (3) 1.5W【解析】【详解】(1)由题知,灯泡正常发光,则灯泡的电压为 U=3V ,电流为 I=0.25A所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W(2)由闭合电路欧姆定律得:电源的电动势 E=U+I (R+r )=3+0.25×(10+2)=6V(3)电源的总功率:P=IE=0.25×6W=0.5W.5.在如图所示电路中,电源电动势为12V ,电源内阻为1.0Ω,电路中电阻0R 为1.5Ω,小型直流电动机M 的内阻为0.5Ω.闭合开关S 后,电动机转动,电流表的示数为2.0A .求:(1)电动机两端的电压;(2)电源输出的电功率.【答案】(1)7.0V (2)20W【解析】试题分析:(1)电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻0R 电压之和,(2)电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率.(1)电路中电流表的示数为2.0A ,所以电动机的电压为()012212 1.57R U E U U V V =--=-⨯-⨯=内(2)电源的输出的功率为:()221222120P EI I r W W =-=⨯-⨯=总6.如图所示的电路中,电阻R 1=9Ω,R 2=15Ω,R 3=30Ω,电源内电阻r =1Ω,闭合开关S ,理想电流表的示数I 2=0.4A .求:(1)电阻R 3两端的电压U 3;(2)流过电阻R 1的电流I 1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R 3两端有电压为3220.415 6.0U I R ==⨯=(V )(2)通过电阻R 3的电流大小:3330.2U I R ==A 流过电阻R 1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 =++=7.2W7.如图所示,导体杆ab 的质量为0.02kg ,电阻为2Ω,放置在与水平面成30o 角的光滑倾斜金属导轨上,导轨间距为0.5m 且电阻不计,系统处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为0.2T ,电源内阻为1Ω,通电后杆能静止于导轨上,g 取10m/s 2。
高考物理部分电路欧姆定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律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,3个电阻的阻值均为4Ω,电容器的电容为20μF,开始开关闭合,电流表内阻不计,求:(1)电流表的读数; (2)电容器所带电荷量; (3)开关断开后,通过R 2的电荷量.【答案】(1)0.8A (2)6.4×10-5C ;(3)3.2×10-5C 【解析】试题分析:(1)当电键S 闭合时,电阻R 1、R 2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Q=CU 3=CIR 3=20×10-6×0. 8×4C=6.4×10-5C ;(3)断开电键S 后,电容器相当于电源,外电路是R 1、R 2相当并联后与R 3串联.由于各个电阻都相等,则通过R 2的电量为Q′=1/2Q=3.2×10-5C 考点:闭合电路的欧姆定律;电容器【名师点睛】此题是对闭合电路的欧姆定律以及电容器的带电量的计算问题;解题的关键是搞清电路的结构,知道电流表把两个电阻短路;电源断开时要能搞清楚电容器放电电流的流动路线,此题是中等题,考查物理规律的灵活运用.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qI t=,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)Ej ρ=【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 qj S tSV V == ,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U E l=; 电流密度的定义为I j S=, 将UI R =代入,得U j SR=; 导线的电阻lR Sρ=,代入上式,可得j 、ρ、E 三者间满足的关系式为:E j ρ=【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.如图甲所示,半径为r 的金属细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B 随时间t 的变化关系为B kt =(k >0,且为已知的常量)。
高考物理部分电路欧姆定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.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R 1=R 1′,R 2=R 2′,当AA′接90V ,BB′电压为72V ,如图乙所示(电压表内阻太大,R 2和R ′2的作用忽略,丙图同理)此时R 1、R 1′、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.2.如图所示为检测某传感器的电路图,传感器上标有“3 V 0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻),滑动变阻器R0上标有“10 Ω 1 A”的字样,电流表的量程为0.6 A,电压表的量程为3 V.求(1)传感器的电阻和额定电流?(2)为了确保电路各部分的安全,在a、b之间所加的电源电压最大值是多少?(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω,则该传感器就失去作用.实际检测时,将一个恒压电源加在图中a、b之间,闭合开关S,通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压,检测记录如下:电压表示数U/V电流表示数I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不计检测电路对传感器电阻的影响,你认为这个传感器是否仍可使用?此时a、b间所加的电压是多少?【答案】(1)10 Ω 0.3 A (2)6 V (3)仍可使用 3 V【解析】(1)R传==Ω=10 ΩI传==A=0.3 A(2)最大电流I=I传=0.3 A电源电压最大值U m=U传+U0U传为传感器的额定电压,U0为R0m=10 Ω时R0两端的电压,即U0=I传·R0m=0.3×10 V=3 V所以U m=U传+U0=3 V+3 V=6 V(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U,传感器的实际电阻为R传′,根据第一次实验记录数据有U=I1R传′+U1根据第二次实验记录数据有U=I2R传′+U2代入数据解得R传′=9.5 Ω,U=3 V传感器的电阻变化为ΔR=R传-R传′=10 Ω-9.5 Ω=0.5 Ω<1 Ω所以此传感器仍可使用3.科技小组的同学们设计了如图18甲所示的恒温箱温控电路(用于获得高于室温,控制在一定范围内的“室温”)包括工作电路和控制电路两部分,其中R'为阻值可以调节的可变电阻,R为热敏电阻(置于恒温箱内),其阻值随温度变化的关系如图18乙所示,继电器线圈电阻R0为50欧姆:(1)如图18甲所示状态,加热器是否处于加热状态?(2)已知当控制电路的电流达到0.04 A时继电器的衔铁被吸合;当控制电路的电流减小0.036A时,衔铁被释放。
高考物理部分电路欧姆定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.如图所示,电源电动势、内电阻、1R 、2R 均未知,当a 、b 间接入电阻/1R =10Ω时,电流表示数为11A I =;当接入电阻/218R =Ω时,电流表示数为20.6A I =.当a 、b 间接入电阻/3R =118Ω时,电流表示数为多少?【答案】0.1A 【解析】 【分析】当a 、b 间分别接入电阻R 1′、R 2′、R 3′时,根据闭合电路欧姆定律列式,代入数据,联立方程即可求解. 【详解】当a 、b 间接入电阻R 1′=10Ω时,根据闭合电路欧姆定律得:E =(I 1+112I R R ')(R 1+r )+I 1R 1′ 代入数据得:E=(1+210 R )(R 1+r )+10① 当接入电阻R 2′=18Ω时,根据闭合电路欧姆定律得:E =(I 2+222I R R ')(R 1+r )+I 2R 2′ 代入数据得:E=(0.6+210.8R )(R 1+r )+10.8② 当a 、b 间接入电阻R 3′=118Ω时,根据闭合电路欧姆定律得:E =(I 3+332I R R ')(R 1+r )+I 3R 3′ 代入数据得:E =(I 3+32118 I R )(R 1+r )+118I 3③ 由①②③解得:I 3=0.1A 【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用,解题的关键是搞清楚电路的结构,解题时不需要解出E 、r 及R 1、R 2的具体值,可以用E 的表达式表示R 2和r+R 1,难度适中.2.如图甲所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够发光.某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化:如图乙所示,半径为L 的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O 1O 2以角速度ω匀速转动,圆环上接有电阻均为r 的三根导电辐条OP 、OQ 、OR ,辐条互成120°角.在圆环内,圆心角为120°的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为B 的匀强磁场,在转轴O 1O 2与圆环的边缘之间通过电刷M 、N 与一个LED 灯(可看成二极管,发光时电阻为r ).圆环及其它电阻不计,从辐条OP 进入磁场开始计时.(1)顺磁感线方向看,圆盘绕O 1O 2轴沿什么方向旋转,才能使LED 灯发光?在不改变玩具结构的情况下,如何使LED 灯发光时更亮?(2)在辐条OP 转过60°的过程中,求通过LED 灯的电流; (3)求圆环每旋转一周,LED 灯消耗的电能.【答案】(1)逆时针;增大角速度(2)28BL r ω(3)2432B L rωπ【解析】试题分析:(1)圆环转动过程,始终有一条导电辐条在切割磁感线,产生感应电动势,并通过M.N 和二极管构成闭合回路.由于二极管的单向导电性,只有转轴为正极,即产生指向圆心的感应电流时二极管才发光,根据右手定则判断,圆盘逆时针旋转. 要使得LED 灯发光时更亮,就要使感应电动势变大,即增大转速增大角速度ω. (2)导电辐条切割磁感线产生感应电动势212E BL ω=此时O 点相当于电源正极,P 点为电源负极,电源内阻为r 电源外部为二个导体辐条和二极管并联,即外阻为3r . 通过闭合回路的电流343E E I r r r ==+带入即得22133248BL BL I r rωω⨯==流过二极管电流为238I BL rω=(3)转动过程始终有一个导电辐条在切割磁感线,所以经过二极管的电流不变 转过一周所用时间2T πω=所以二极管消耗的电能2422'()332I B L Q I rT rT rωπ===考点:电磁感应 串并联电路3.如图,竖直平面内放着两根间距L = 1m 、电阻不计的足够长平行金属板M 、N ,两板间接一阻值R= 2Ω的电阻,N 板上有一小孔Q ,在金属板M 、N 及CD 上方有垂直纸面向里的磁感应强度B 0= 1T 的有界匀强磁场,N 板右侧区域KL 上、下部分分别充满方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B 1=3T 和B 2=2T .有一质量M = 0.2kg 、电阻r =1Ω的金属棒搭在MN 之间并与MN 良好接触,用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动,当金属棒达最大速度时,在与Q 等高并靠近M 板的P 点静止释放一个比荷的正离子,经电场加速后,以v =200m/s 的速度从Q 点垂直于N 板边界射入右侧区域.不计离子重力,忽略电流产生的磁场,取g=.求:(1)金属棒达最大速度时,电阻R 两端电压U ; (2)电动机的输出功率P ;(3)离子从Q 点进入右侧磁场后恰好不会回到N 板,Q 点距分界线高h 等于多少. 【答案】(1)2V (2)9W (3)21.210m -⨯ 【解析】试题分析:(1)离子从P 运动到Q ,由动能定理:①解得R 两端电压② (2)电路的电流③安培力④受力平衡⑤由闭合电路欧姆定律⑥感应电动势⑦ 功率⑧联立②-⑧式解得:电动机功率⑨(3)如图所示,设离子恰好不会回到N 板时,对应的离子在上、下区域的运动半径分别为和,圆心的连线与N 板的夹角为φ.在磁场中,由⑩ 解得运动半径为11 在磁场中,由12 解得运动半径为13 由几何关系得1415解 ⑩--15得:16考点:带电粒子在匀强磁场中的运动.4.如图所示,灵敏电流计的内阻Rg 为500Ω,满偏电流为Ig 为1mA 。
物理欧姆定律题20套(带答案)一、欧姆定律选择题1.如图甲所示,电源电压恒为9V,滑动变阻器的最大阻值为100Ω,电流在0.1A~0.4A之间时电子元件均能正常工作.若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示,则下列判断正确的是()A. 电子元件工作时,电阻保持不变B. 为使电子元件处于正常工作状态,变阻器的阻值范围应控制在12.5Ω~70ΩC. 当P在中点时,电子元件与滑动变阻器的电压之比为1︰1D. 电子元件处于正常工作状态时,电路消耗的最小功率为3.6W【答案】 B【解析】【解答】(1)从图象可知,电子元件的电阻是在变化的,故A错误;(2)电子元件处于正常工作状态时,电路电流最小为0.1A,电子元件两端的最小电压为2V,所以滑动变阻器两端的最大电压为U1=9V-2V=7V,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,R大===70Ω,电路电流最大为0.4A,电子元件两端的最大电压为4V,所以滑动变阻器两端的最小电压为U2=9V-4V=5V,滑动变阻器接入电路的电阻最小,R小===12.5Ω.所以滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5欧~70欧,故B正确;(3)因为电子元件与滑动变阻器串联,通过的电流相等,所以电子元件与滑动变阻器串联两端的电压之比就等于两电阻之比,因无法判断电子元件与滑动变阻器电阻的大小关系,所以无法判断它们两端电压的关系,故C错误;(4)当电路消耗的功率最小时,电路电流最小,为I小=0.1A,电路消耗的最小功率P=UI小=9V×0.1A=0.9W,故D错误.故选B.【分析】(1)从图象可知,电流与电子元件两端的电压不是正比关系,电子元件处于正常工作状态时,电路消耗的最小功率根据公式P=UI可求.(2)当P在中点时,无法判断电子元件与滑动变阻器电阻的大小关系,根据电阻的分压特点可知无法确定当P在中点时电子元件与滑动变阻器的电压之比.(3)由图象可知,电路电流最小为0.1A,电流最大为0.4A,找到对应的电压,根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器两端的电压,进一步求出滑动变阻器接入电路的电阻.2.如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,当滑片P置于变阻器的B端时,电压表的示数为6V,在10s内定值电阻R1产生的热量为36J;当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数变化了2V.下列结果正确的是()A. R1先后两次消耗的电功率之比为3:4B. 滑动变阻器R2的最大阻值为10ΩC. 电源电压为10VD. R1的阻值为20Ω【答案】 B【解析】【解答】由电路分析可知,R1与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑片P置于变阻器的B端时滑动变阻器的阻值最大,根据Q= 得R2= =10Ω,B符合题意;滑片P置于变阻器的B端时电路中的电流I1= =0.6A,U总=U1+U2=0.6AR1+6V……①,当R1=10Ω时电压表的示数=6V-2V=4V,此时电路中的电流I’= =0.8A,U总=U1+U2=0.8AR1+4V……②,根据P=I2R得P1:P1’=(0.3A)2R1:(0.4A)2R1=9:16,A不符合题意;解由①②组成的方程组得:电源电压为12V、R1的阻值为10Ω,C、D不符合题意。
高考物理部分电路欧姆定律题20套(带答案)含解析一、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 。
当光束穿过C 时,R 2=4500Ω 同理可求得:y =-21.210m ⨯【点睛】根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小,从而得出R 1两端的电势差,即电容器两极板间的电势差。
根据电容器两端间的电势差求出电场强度的大小,根据类平抛运动的规律求出离开偏转电场的竖直距离,离开电场后做匀速直线运动,结合竖直方向上的分速度,根据等时性求出匀速直线运动的竖直距离,从而得出电子到达光屏离O 点的距离。
2.如图所示,电源两端电压U 保持不变.当开关S 1闭合、S 2断开,滑动变阻器接入电路中的电阻为R A 时,电压表的示数为U 1,电流表的示数为I 1,电阻R 1的电功率为P 1,电阻R A 的电功率为P A ;当开关S 1、S 2都闭合,滑动变阻器接入电路中的电阻为R B 时,电压表的示数U 2为2V ,电流表的示数为I 2,电阻R B 的电功率为P B ;当开关S 1闭合、S 2断开,滑动变阻器滑片P 位于最右端时,电阻R 2的电功率为8W .已知:R 1:R 2=2:1,P 1:P B =1:10,U 1:U 2=3:2.求:(1)电源两端的电压U ;(2)电阻R 2的阻值; (3)电阻R A 的电功率P A . 【答案】(1)U=12V (2)R 2=2Ω (3)4.5W 【解析】(1)已知: U 1∶U 2=3∶2 R 1∶R 2=2∶1由图甲、乙得:U 1=I 1(R 1 + R 2 ) U 2=I 2 R 2解得:12I I =12已知:P 1∶P B =1∶10 由图甲、乙得:P 1 = I 12R 1 P B = I 22R B 解得:R 1 =25R B 由电源两端电压U 不变 I 1(R 1+R 2+R A ) = I 2(R 2+R B ) 解得:R A =9R 2由图乙得:2U U =22BR R R + U 2=2V 解得:U =12V(2)由图丙得:2U U '=212R R R +解得:U 2' = 4V P 2=8WR 2 =222U P '=2(4V)8W= 2Ω(3)由U 1∶U 2=3∶2 解得:U 1=3V U A =U -U 1=9V R A =9R 2=18ΩP A =2A AU R =4.5W【点睛】本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目.在解题过程中,注意电路的分析,根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图,同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系,结合题目中给出的已知条件进行解决.3.对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质.一段横截面积为S 、长为l 的金属电阻丝,单位体积内有n 个自由电子,每一个电子电量为e .该电阻丝通有恒定电流时,两端的电势差为U ,假设自由电子定向移动的速率均为v.(1)求导线中的电流I;(2)所谓电流做功,实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功.为了求解在时间t内电流做功W为多少,小红记得老师上课讲过,W=UIt,但是不记得老师是怎样得出W=UIt这个公式的,既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功,那么应该先求出导线中的恒定电场的场强,即E=U l,设导体中全部电荷为q后,再求出电场力做的功UW qEvt q vtl==,将q代换之后,小红没有得出W=UIt的结果.a. 请帮助小红补充完善这个问题中电流做功的求解过程.b. 为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量.若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为ρ,试证明:Ujlρ=.(3)由于恒定电场的作用,导体内自由电子会发生定向移动,但定向移动的速率远小于自由电子热运动的速率,而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速,因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化.金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞.假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t0(这个时间由自由电子热运动决定,为一确定值),碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失,碰撞时间不计.请根据以上内容,推导证明金属电阻丝的电阻率与金属丝两端的电压无关.【答案】(1)I neSv=(2)见解析(3)电阻率22mne tρ=为定值,与电压无关.【解析】(1)假设在ts内,通过导线横截面的总电量为q,则:q=Vne其中ts内,通过横截面所以电子所占体积V=S v t所以q=S v net根据电流的定义,得:qIt==neS v(2)a.如图所示,根据电场强度和电势差的关系,U UEl vt==所以在ts 内,恒定电场对自由电荷的静电力做功UW qEl qEvt q vt qU vt==== 其中q It =,带入上式得W IUt =b .根据题意,单位时间内,通过单位面积的电荷量,称为电流密度 即:q j St=根据电阻定律:l R Sρ= 又因为l vt =所以:q l U IR q t S j l l l tSρρρ===⋅=⋅(3)自由电子连续两次与同一个不动粒子碰撞的时间间隔为t 0,碰后电子立刻停止运动. 根据动量定理由00Uet mv l ⋅=-,得0Uet v ml= 电子定向移动的平均速率为0022Uet v v ml+== 根据电流得微观表达式20022Uet ne USt I neSv neS ml ml==⋅=根据欧姆定律202U mlR I ne St == 根据电阻定律可知22002S ml S m Rl ne St l ne t ρ==⋅= 故影响电阻率的因素为:单位体积的自由电子数目n,电子在恒定电场中由静止加速的平均速度t 0.4.两根材料相同的均匀直导线a 和b 串联在电路上,a 长为,b 长为。
(1)若沿长度方向的电势随位置的变化规律如图所示,求: ①a 、b 两导线内电场强度大小之比;②a 、b 两导线横截面积之比。
(2)以下对直导线内部做进一步分析: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,利用电流的定义推导:;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。
(解题过程中需要用到的物理量要在解题时作必要的说明)【答案】(1)①②(2)①见解析②见解析【解析】(1)①根据,由图像知:,代入可得,同理根据,由已知代入可得:②因为两导线串联,所以电流,由欧姆定律,电阻定律将,长度分别为和代入可得:(2)①在直导线内任选一个横截面S,在时间内以S为底,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:,其中代入可得: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,则电流密度的定义为,将代入,得导线的电阻联立可得j、ρ、E三者间满足的关系式为:5.有三盘电灯L1、L2、L3,规格分别是“110V,100W”,“110V,60W”,“110V,25W”要求接到电压是220V的电源上,使每盏灯都能正常发光.可以使用一直适当规格的电阻,请按最优方案设计一个电路,对电阻的要求如何?【答案】电路如图所示,电阻的要求是阻值为806.7Ω,额定电流为A.【解析】将两个电阻较大的电灯“110V 60W”、“110V 25W”与电阻器并联,再与“110V100W”串连接在220V的电源上,电路连接如图所示,当左右两边的总电阻相等时才能各分压110V,使电灯都正常发光.由公式P=UI得L1、L2、L3的额定电流分别为:I1==A=A,I2==A=A,I3=A=A则通过电阻R的电流为 I=I1﹣I2﹣I3=A=AR==Ω=806.7Ω答:电路如图所示,电阻的要求是阻值为806.7Ω,额定电流为A.【点评】本题考查设计电路的能力,关键要理解串联、并联电路的特点,知道用电器在额定电压下才能正常工作,设计好电路后要进行检验,看是否达到题目的要求.6.若加在某导体两端的电压变为原来的35时,导体中的电流减小了0.4A.如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流为多大?【答案】2A【解析】【详解】设是导体两端原来的电压为U ,电流为I ,则导体电阻U R I=, 又由题,导体两端的电压变为原来的35时,导体中的电流减小了0.4 A ,则有35(0.4)UR I -=,联立得()350.4U U I I -=, 解得=1.0A I ,当电压变为2U 时,22A I I '==7.如图所示,电源内阻0.4Ωr =,12344ΩR R R R ====,当电键K 闭合时,电流表与电压表读数分别为2A ,2V ,试求: (1)电源电动势E ;(2)电键K 断开时,电压表读数为多少?【答案】(1)7V (2)3.96V 【解析】 【详解】 (1)等效电路图因为22V U =,所以有:120.5A I I ==3 1.5A I =2.5A I =电源的外电压:336V U I R ==电源电动势为:6 2.50.4V 7V E U Ir =+=+⨯=(2) 电键K 断开时,则有:R 外20Ω3=根据闭合电路欧姆定律有:EI R r=+ 则电压表的示数:2 3.96V U IR ==8.如图所示电路中120=R Ω,电源电动势6E =V ,电源及电流表内阻不计,求: (1)当变阻器2R 的滑片滑到A 端时,1R 和2R 上电功率之比为2∶1,2R 的值. (2)当滑片滑到2R 的中点时,电路消耗的功率. (3)当滑片滑到B 端时,电流表的示数.【答案】(1)40Ω (2)1.2W (3)0.15A 【解析】 【详解】(1)当变阻器2R 的滑片滑到A 端时,1R 与2R 并联,电压相等,由题知1R 和2R 上电功率之比为2∶1,根据:2U P R= 可知两者电阻之比为:1R :2R =1:2,则:2R =21R =40Ω(2)当滑片滑到2R 的中点时,电路的总电阻为:21221202022030220202R R R R R R ⨯⨯=+=+=++Ω 电源及电流表内阻不计,则电路消耗的功率为:226 1.230E P R ===W (3)当滑片滑到B 端时,1R 短接,则回路中的电流为:260.1530E I R ===A9.AB 两地间铺有通讯电缆,长为L ,它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的,通常称为双线电缆,在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏,导致两导线之间漏电,相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻,检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置:(1)令B 端的双线断开,在A 处测出双线两端间的电阻R A ;(2)令A 端的双线断开,在B 处测出双线两端的电阻R B ;(3)在A 端的双线间加一已知电压U A ,在B 端用内阻很大的电压表测出两线间的电压U B .试由以上测量结果确定损坏处的位置.【答案】()()2A B A A B A A BR L U U x R R U R U -=-- 【解析】【详解】设双线电缆每单位长度的电阻为r ,漏电处电阻为R ,漏电处距A 端为x ,则由电阻定律应有:R A =2rx +R ,R B =2r (L –x )+R 由欧姆定律,可知2B AU R R rx U =+, 解得:()()2A B A A B A A B R L U U x R R U R U -=--10.在图示电路中,稳压电源的电压U =9V ,电阻R 1=9Ω,R 2为滑动变阻器,电流表为理想电表.小灯泡L 标有“6V ,6W”字样,电阻随温度的变化不计.电键S 断开时,求:(1)电流表的示数I ;(2)小灯泡L 的实际功率P L ;(3)闭合电键S ,为使小灯泡L 正常发光,滑动变阻器R 2接入电路的阻值是多少?【答案】(1)0.6A (2)2.16W (3)4.5Ω【解析】【详解】(1)由可得: 当开关断开时,由欧姆定律可得:(2)小灯泡的实际功率P =I 2R L =0.36×6=2.16W(3)闭合S 后,滑动变阻器与R 1并联,而灯泡正常发光;则总电流灯泡电压为6V ,则并联部分电压为U ′=9-6=3V ;则R 1中电流 则流过滑动变阻器的电流则由欧姆定律可得:.【点睛】 本题考查闭合电路欧姆定律及功率公式的应用,解题时要注意明确题目要求:灯泡电阻不随温度的变化而变化.11.如图所示,如图所示,电源内阻2Ωr =,38ΩR =,L 为一个标有“12V 、12W”的灯泡,若改变滑动变阻器1R 触片的位置,使L 正常发光时,安培计的示数为1.5安,伏特表的示数恰好为零,求电阻2R 的阻值、电源输出功率及电源电动势分别是多少?【答案】24Ω,30W ,23V【解析】【详解】当L 正常发光时,伏特表的示数为零,说明在伏特表中没有电流通过,其等效电路为R 1和R 2串联,R 3和L 串联,然后两条支路再并联;由于L 正常发光,所以通过R 3的电流I 3=I L =L L P U =1212A=1.0A 灯泡L 的电阻R L =L L U I =121Ω=12Ω 通过R 1和R 2的电流I 1=I 2=I -I L =1.5A-1.0A=0.5A 其中33U R =L LU R ,则R 3两端的电压 U 3=3L L U R R =12812⨯V=8V R 3和L 两端的电压U DC =U 3+U L =8V+12V=20V因U 1+U 2=U DC =20V ,则有:R 1+R 2=1DC U I =200.5Ω=40Ω 又因伏特表此时无读数,说明A 、B 两点电势相等,则U 1=U 3=8V ,U 2=U L =12V ;而12R R =12U U =23,所以 R 1+R 2=53R 2=40Ω R 2=24Ω电源的输出功率P 出=IU DC =1.5⨯20W=30W电源电动势ε=Ir +U DC =1.5⨯2V+20V=23V答:电阻2R 的阻值为24Ω,电源输出功率为30W ,电源电动势为23V12.一个允许通过最大电流为2 A 的电源和一个滑动变阻器,接成如图甲所示的电路.滑动变阻器最大阻值为R 0=22 Ω,电源路端电压U 随外电阻R 变化的规律如图乙所示,图中U =12 V 的直线为图线的渐近线,试求:(1)电源电动势E 和内阻r ;(2)A 、B 空载时输出电压的范围;(3)若要保证滑动变阻器的滑片任意滑动时,干路电流不能超过2 A ,A 、B 两端所接负载电阻至少多大.【答案】(1)12 V 2Ω(2)0~11V (3)4.9 Ω【解析】【分析】【详解】⑴由乙图可知,当R→∞时,E =12 V而当U =6 V 时,应有r =R =2Ω.⑵当滑片滑至上端时,U AB 最大00mix R U E R r=+=11V 当滑片滑至下端时,U AB 为零 ,因此,A 、B 空载时输出电压范围为0~11V.⑶A 、B 两端接某一负载电阻后,滑动变阻器滑片移至上端时,干路电流最大.此时I =00x xER R r R R ++为了使电源不过载,应保证I≤2 A ,代入数据得Rx≥4.9Ω即所接负载电阻最小值为4.9 Ω.。