高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案doc.docx
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高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案doc
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.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R2的电荷量。
【答案】
(1)6.4×10-5C;
(2)3.2105C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)当电键S闭合时,电阻R1、R2被短路,据欧姆定律得电流表的读数为
I
E
1
4
A
0.8A
r
R3
4
电容器所带电荷量
QCU3CIR3
20
10
6
0.8
4C6.4105C
(2)断开电键后,电容器相当于电源,外电路
R1、R2并联后与R3串联,由于各个电阻相
等,则通过R2的电荷量为
Q
1Q
3.2
105C
2
2.如图所示的电路中,当开关
S
接
a
点时,标有
“5V2.5W”
S
,
的小灯泡正常发光,当开关
接b点时,标有“4V,4W”的电动机正常工作.求电源的电动势和内阻.
【答案】6V,2Ω
【解析】
【详解】
当开关接a时,电路中的电流为
P2.5
1
I1=U1=5A=0.5A.
由闭合电路欧姆定律得
E=U1+I1r
当开关接b时,电路中的电流为
P24
I2=U2=4A=1A.
由闭合电路欧姆定律得
E=U2+I2r
联立解得
E=6V
r=2Ω.
3.如图所示的电路中,电源电动势
E
12V
,内阻
r
=
0.5Ω
R0
Ω,电
=
,电动机的电阻
=1.0
阻R1=2.0Ω。
电动机正常工作时,电压表的示数
U1=4.0V,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=U1=2A
R1
(2)电动机两端的电压为
U=E-Ir-U1=(12-2×0.-54.0)V=7V
电动机消耗的电功率为
P电=UI=7×2W=14W
电动机的热功率为
P热=I2R0=22×1W=4W
电动机输出的机械功率
P机=P电-P热=10W
(3)电源释放的电功率为
P释=EI=12×2W=24W
有用功率
P有=UII2R122W
电源的工作效率
P有
P释
=91.7%
4.电源的电动势为4.8V、外电阻为4.0Ω时,路端电压为4.0V。
如果在外电路并联一个
6.0Ω的电阻,路端电压是多大?
【答案】3.6V
【解析】
【详解】
由题意可知当外电阻为4.0Ω时,根据欧姆定律可知电流
U外
4
I
A1.0A
R
4
由闭合电路欧姆定律
EI(Rr)
代入数据解得r=0.8Ω
当外电路并联一个6.0Ω的电阻时
4
6
R并
2.4
4
6
电路中的总电流
E
4.8
I
A=1.5A
R并r
2.40.8
所以路端电压
UIR并1.52.4V3.6V
5.如图所示,电流表A视为理想电表,已知定值电阻R0=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Pm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Pm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:
E
I
R0Rr
得:
r=5Ω
(2)电源的总功率
P=IE
得:
E2
P
R0Rr
当
R=0ΩP
最大,最大值为
Pm,则有:
Pm
4W
,
6.如图所示,为某直流电机工作电路图
(a)及电源的
U-I
图象(b)。
直流电机的线圈电阻
R=0.25
Ω,闭合开关后,直流电机正常工作,电流表的示数
I=2A,求:
(1)电源的电动势E及内阻
(2)直流电机输出功率P.
r;
【答案】
(1)3V;0.5Ω
(2)3W
【解析】
【详解】
(1)由图b可知
E
3V,
r
v
;
0.5
t
(2)由电路的路端电压与负载的关系:
UEIr2V
非纯电阻元件,根据能量守恒定律:
UIP出I2R
所以
PUII2R3W
出
7.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=4cm,电源电动
势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω,闭合开关S.待电路稳定后,一带电量q=﹣
1×10﹣5C,质量m=2×10﹣4kg的小球恰好静止于两板之间.取g=10m/s2.求:
(1)两板间的电压;
(2)滑动变阻器接入电路的阻值.
【答案】
(1)8V
(2)8Ω
【解析】
【详解】
(1)对小球,由平衡条件得:
mgqE,
又
E
U
,
d
整理并代入数据解得:
U
mgd2
104
10
0.04V8V;
q
1
105
(2)
设此时滑动变阻器接入电路的阻值为
RP,
由闭合电路欧姆定律得:
I
E
,
R
RP
r
而
UIRP,
则得:
ERP
U,
RRPr
代入数据可得:
24RP
8,
15RP1
解得:
RP8Ω。
答:
(1)两板间的电压为8V;
(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω.
8.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:
E
r,
Is
解得:
r20Ω;
(2)闭合电路欧姆定律有:
I
E
IR,
,U
R
r
解得:
U0.45V;
(3)由焦耳定律有:
QI2RT,
解得:
r
Q6.075J
。
答:
(1)该太阳能电池板的内阻
20Ω
;
(2)
电阻器两端的电压U0.45V
;
(3)
通电10分钟,太阳能电池板输送给电阻器的能量
Q6.075J。
9.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
d40cm,电源电
动势E
24V
,内电阻r
1,电阻R15,闭合开关S,待电路稳定后,一带电量
q1
102C,
质量m=2
102kg的小球恰好静止于两板之间.取g
10m/s2,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:
(1)由题意可知小球恰好静止于两板之间,一小球为对象,受到重力和电场力二力平衡,所以有
qU
mg,
d
故:
U
mgd
2102
10
0.4V8V;
q
1
102
(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为
RP,由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为
I
E
,
RRp
r
UIRP,
得:
RP8Ω。
10.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:
P
P-P3W
1
出
2
根据
P
I
2
R
1
1
解得
I1A
(2)由闭合电路的欧姆定律
EIR1R并
R2R3
R并
R2R3
解得
R312Ω
11.如图所示的电路中,电源电动势为
E6V,内电阻为
r
2
,外电路电阻为
R10
,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
E
6
R的电流强度为:
I
A0.5A
Rr
102
(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=I2R=0.52×10W=2.5W
12.在如图所示的电路中,R1=3Ω,R2=6Ω,R3=1.5Ω,C=20μF,当开关S断开时,电源的总功率为2W;当开关S闭合时,电源的总功率为4W,求:
(1)电源的电动势和内电阻;
(2)闭合S时,电源的输出功率;
(3)S断开和闭合时,电容器所带的电荷量各是多少?
【答案】
(1)4V,0.5
(2)3.5W(3)610-5C,0
【解析】
【分析】
断开S,R2
3
串联,根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式;
12
、R
S闭合,R、R
并联再与R3串联,再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式;最后联立求
解;闭合S时电源的输出功率为
P=EI-I2r;S断开时,C两端电压等于电阻
R2两端电压,求
解出电压后根据
Q=CU列式求解.
【详解】
(1)S断开,R2、R3串联根据闭合电路欧姆定律可得:
E
I
r
R
总功率为:
P
E
2
2W
IE
r
7.5
1
2
3
R1R2
R3
3.5
R
S闭合,R
、R
并联再与R串联,总外电阻
R1
R2
根据闭合电路欧姆定律可得:
I
EE
Rr3.5r
所以总功率为:
P
E2
EI
r
3.5
联立解得:
E=4V,r=0.5Ω
(2)闭合S,总外电阻R′=3.5
Ω
干路电流为I
E
1A
R
r
2
输出功率P出=EI′-I′r=4×1-1×0.5=3.5W
(3)S断开时,C两端电压等于电阻R2两端电
压:
U2
E
R2
4
I2R2
6V3V
7.5
r
7.50.5
-6
-5
可得电量为:
Q=CU2=20×10×3=6×10C
【点睛】
本题首先要理清电路结构,然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析.
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