高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案

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。

R
0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R
0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：
AR
R=kF+b
代入数据得：
R=30-0.04F(Q)①
(2)由题意，R
0上的电压U R =
5V
，通过R
0的电流为
0R
U
1=青②
U =竺
=4.8V ⑤
R 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
R
F 二550N ④
m
(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=0.4V
E 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/s2
3 14+1 A=0.2A
1-0.16/
m/s2=
0.2
3.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。

(1)闭合开关S,写出电路中的电流I和电阻箱的电阻R的关系表达式；
(2)若电源的电动势E为3V,电源的内阻r为1Q,闭合开关S，当把电阻箱R的阻值调节为140时，电路中的电流I为多大？此时电源两端的电压(路端电压)U为多大？
E
【答案】⑴I=(2)0.2A2.8V
R+r
【解析】
【详解】
(1)由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:
(2)将E=3V,r=10,R=140,代入上式得:
电流表的示数
电源两端的电压
U=IR=2.8V
4.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
E r
击穿)
mg
B 4L 4s +m 2gR 2
o mgRB 2L
(3)匀加速直线运动
mgsCB 2L
m +cB 2L
BLs
解得：AE= mgsCB 2L
m +cB 2L
(1)金属棒ab 在磁场中恰好保持静止,由BIL=mg
EBL mg
/、亠B 2L 2v (2)由mg =
R
mgR 得v =BL
由动量定理，得mgt -BILt =mv 其中q 二It 二R
B 4Ls +m 2gR 2得t =o
mgRB 2L 0
(3)K 接3后的充电电流I 二竺=C^U =CBL A v =CBL 竺=CBLaAt A t A t A t mg-BIL=ma
m
g
所以ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的. v 22-v 2=2as
11
根据能量转化与守恒得AE=mgs-(^mv 2--mv 2
)
【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.
5.在如图所示的电路中，电源电动势E =3.0V ,内电阻r =1.0Q ；电阻R 1=10Q ,R 2=10Q ,
R 3=35Q ；电容器的电容C=1000疔，电容器原来不带电。

求接通电键S 后流过R 4的总电荷
【解析】
【详解】
(2)
量（保留两位有效数字）。

【答案】2.0x10-3C
【解析】
【详解】接通电键S前，R2与付串联后与耳并联，所以闭合电路的总电阻:
R(R+R)丄
R+R+R
123
由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流:
电源的两端电压:
E-Ir
则R3两端的电压：
R
U=―3—U
3R+R
23
接通电键S后通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量。

根据Q二CU可得：
Q二CU
3
代入数据解得：
Q二2.0x10-3C
6.一电瓶车的电源电动势E=48V,内阻不计，其电动机线圈电阻R=3Q，当它以v=4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力/=48N O除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：
⑴该电动机的输出功率；
⑵电动机消耗的总功率。

【答案】（1）192W，（2）384W。

【解析】
电动机的输出功率为：(2)由能量守恒定律得：
代入数据解得：I二8A
所以电动机消耗的总功率为:
F=f=48N
P=Fv=48x4W=192W•
出，
EI=P+12R
出
【详解】
⑴电瓶车匀速运动，牵引力为:
P=EI=48x8W=384W。

总
7.在如图所示电路中，电源电动势为12V,电源内阻为1.0Q，电路中电阻R
0为
1.50,小型
直流电动机M的内阻为0.50.闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为
(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R
0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
U=E-U-U=(12-2x1-2x1.5)V=7V
内R0()
(2)电源的输出的功率为：P=EI—12r=、2x2—2x1丿W=20W
总
8.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。

在金属板间的匀强电场中，有一质量为m=7x10-8kg,带电量
丫m J'C的油滴，当把可变电阻器R3的阻值调到350接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数/=1・5A,安培表为理想电表，取g=10m/s2,试求：
(1) 两金属板间的电场强度；
(2) 电源的内阻和电阻R 1的阻值； (3) B 点的电势•
【答案】(1)1400N/C (2)(3)27V 【解析】 【详解】
(1)由油滴受力平衡有，mg =qE ，得到
代入计算得出：E =1400N/C
(2)电容器的电压U 3=Ed=21V —叭流过心的电流'■-：：""
B 点与零电势点间的电势差'
E-U\
厂——
根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻：'
h t-h
(3)
由于U ]=申B -0,B 点的电势大于零,则电路中B 点的电势申B =27V.
9.电路如图所示，电源电动势E=28V ，内阻r =2Q ,电阻
R
[=12。

,
R
2二R 二40,
R
3二
80,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L =0.20m 俩极板的间距d 二1.0x 10-2m
(1) 若开关S 处于断开状态，则当其闭合后,求流过R 4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v 0=2.0m /s 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10m/s 2）
【答案】（1）6.0x 10-12C ；（2）不能从C 的电场中射出.
【解析】【详解】
（1）开关S断开时，电阻R
3两端的电压为
R
U二-3——E二16V
3-+-+r
23
开关S闭合后，外电阻为
-(-+-)
123=60
-+(-+-)
123
路端电压为
此时电阻-3两端电压为
-
U=U=14V
3-+-
23
则流过-的总电荷量为
4
A Q二CU-CU'二6.0x10-12C
33
（2）设带电微粒质量为m，电荷量为q
当开关S断开时有qU
3=mg
d
当开关S闭合后，设带电微粒加速度为a，则
qU'
mg一3=ma
d
设带电微粒能从C的电场中射出，则水平方向运动时间为:
L
t=
v
竖直方向的位移为:
1
y=at2
2
由以上各式求得
y=6.25x10-13m>—
2
故带电微粒不能从C的电场中射出.
10.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)
R-
RiK
【答案】2.6V,1Q
【解析】
【分析】
【详解】
解：根据欧姆定律得：E=U1+Ir，E=U2+12r
代入数据得：E=2.1+0.5r，E=2+0.6r
解得：E=2.6V,r=l Q11.如图所示，电源电动势E=8V,内阻r=10Q,R]=20Q,R2=30Q,电容器两极板间距
d=0.1m。

当电键闭合时，一质量m=2xl0-3kg的带电液滴恰好静止在两极板中间。

取重力加速度g=10m/s2，求:
(1)带电液滴所带电荷量的大小q以及电性；
(2)断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？
【答案】(1)5x10-4C,带正电；(2)0.1s。

【解析】
【详解】
(1)电键闭合时，两板间电压q：
R
U=-2——E二4V
1-+-+r
12
液滴保持静止：
U
q~d=m g
解得：q=5x10-4C，带正电
(2)电键断开时，两板间电压：
U2=E=8V
液滴向上做匀加速运动，加速度a：
q—^2-mg=ma
d1
=—at2
22
解得：t=0.1s
12.如图所示，电源的电动势E=110V,电阻R］=21Q,电动机绕组的电阻R0=O.5Q，电键S】始终闭合.当电键S2断开时，电阻R］的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R］的电功率是336W，求：
（1）电源的内电阻；
（2）当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率.
S1
【答案】（1）1Q（2）1606W
【解析】
【分析】
【详解】
设S2断开时R］消耗的功率为3，则
代入数据可以解得,
r=10
设S2闭合时R1两端的电压为U,消耗的功率为P2,则
解得,
U=84V
由闭合电路欧姆定律得,
E=U+Ir
代入数据，得
I=26A
流过R］的电流为I1,流过电动机的电流为I2,
而电流关系:
I+1二I
12
所以
I二22A
2
由
UI=P+12R
2出20
代入数据得，
P二1606W
出。