高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析一、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513.210C 2Q Q -==⨯'2.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 =3.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4.如图所示,电路中电源内阻不计,水平放置的平行金属板A 、B 间的距离为d ,金属板长为L ,在两金属板左端正中间位置M ,有一个小液滴以初速度v 0水平向右射入两板间,已知小液滴的质量为m ,带负电,电荷量为q .要使液滴从B 板右侧边缘射出电场,电动势E 是多大?(重力加速度用g 表示)【答案】220222md v mgdE qL q=+ 【解析】 【详解】由闭合电路欧姆定律得2E EI R R R ==+ 两金属板间电压为U BA =IR =2E 由牛顿第二定律得qBAU d-mg =ma 液滴在电场中做类平抛运动,有 L =v 0t 21 22d at =联立解得220222md v mgdE qL q=+ 【点睛】题是电路与电场两部分知识的综合,关键是确定电容器的电压与电动势的关系,掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律.5.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 =++=7.2W6.在如图(a )所示的电路中,R 1为定值电阻,R 2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)V 1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R 1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)V 1表的示数随电流变化的图像是乙图线,15R =Ω;(2)6V E =,5r =Ω;(3)max 83.3%η≈,max 1.8W P =外。
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示,水平U 形光滑框架,宽度1L m =,电阻忽略不计,导体棒ab 的质量0.2m kg =,电阻0.5R =Ω,匀强磁场的磁感应强度0.2B T =,方向垂直框架向上.现用1F N =的拉力由静止开始向右拉ab 棒,当ab 棒的速度达到2/m s 时,求此时: ()1ab 棒产生的感应电动势的大小;()2ab 棒产生的感应电流的大小和方向;()3ab 棒所受安培力的大小和方向;()4ab 棒的加速度的大小.【答案】(1)0.4V (2)0.8A 从a 流向b (3)0.16N 水平向左 (4)24.2/m s【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0.2120.4E BLv V V ==⨯⨯=(2)由闭合电路欧姆定律得回路电流0.40.80.5E I A A R ===,由右手定则可知电流方向为:从a 流向b(3)ab 受安培力0.20.810.16F BIL N N ==⨯⨯=,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 -=安,得ab 杆的加速度2210.16/ 4.2/0.2F F a m s m s m 安--=== 2.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V ,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A ;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A 。
高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析
高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.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MN U E d= 所以U MN =mgd q=0.1 V (2)由欧姆定律得通过R 3的电流为I =3MN U 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 .2.如图所示,电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上,电源内阻r =1Ω,电炉电阻R =19Ω,电解槽电阻r ′=0.5Ω.当S 1闭合、S 2断开时,电炉消耗功率为684W ;S 1、S 2都闭合时,电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变).试求:(1)电源的电动势;(2)S 1、S 2闭合时,流过电解槽的电流大小;(3)S 1、S 2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率.【答案】(1)120V (2)20A (3)1700W【解析】(1)S 1闭合,S 2断开时电炉中电流106P I A R == 电源电动势0()120E I R r V =+=;(2)S 1、S 2都闭合时电炉中电流为25B P I A R == 电源路端电压为95R U I R V ==流过电源的电流为25E U I A r-== 流过电槽的电流为20A B I I I A =-=;(3)电解槽消耗的电功率1900A A P I U W ==电解槽内热损耗功率2'200A P I r W ==热电解槽转化成化学能的功率为1700A P P P W 化热=-=.点睛:电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路,不能用欧姆定律求解其电流,只能根据电路中电流关系求电流.3.如图所示,R 1=R 3=2R 2=2R 4,电键S 闭合时,间距为d 的平行板电容器C 的正中间有一质量为m ,带电量为q 的小球恰好处于静止状态;现将电键S 断开,小球将向电容器某一个极板运动。
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题及解析
高中物理闭合电路的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.如图所示电路中,19ΩR =,230ΩR =,开关S 闭合时电压表示数为11.4V ,电流表示数为0.2A ,开关S 断开时电流表示数为0.3A ,求:(1)电阻3R 的值.(2)电源电动势和内电阻.【答案】(1)15Ω (2)12V 1Ω【解析】【详解】(1)由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据欧姆定律则有: 21123()IR U I R IR R =++ 解得: 315ΩR =(2) 由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据闭合电路的欧姆定律则有:213()11.40.6IR E U I r r R =++=+ S 断开时,根据闭合电路的欧姆定律则有:212()0.3(39)E I R R r r =++=⨯+联立解得:12V E =1Ωr =3.如图所示电路中,r 是电源的内阻,R 1和R 2是外电路中的电阻,如果用P r ,P 1和P 2分别表示电阻r ,R 1,R 2上所消耗的功率,当R 1=R 2= r 时,求:(1)I r ∶I 1∶I 2等于多少(2)P r ∶P 1∶P 2等于多少【答案】(1)2:1:1;(2)4:1:1。
【解析】【详解】(1)设干路电流为I ,流过R 1和R 2的电流分别为I 1和I 2。
高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题(含答案)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,电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上,电源内阻r =1Ω,电炉电阻R =19Ω,电解槽电阻r ′=0.5Ω.当S 1闭合、S 2断开时,电炉消耗功率为684W ;S 1、S 2都闭合时,电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变).试求:(1)电源的电动势;(2)S 1、S 2闭合时,流过电解槽的电流大小;(3)S 1、S 2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率. 【答案】(1)120V (2)20A (3)1700W 【解析】(1)S 1闭合,S 2断开时电炉中电流106P I A R== 电源电动势0()120E I R r V =+=; (2)S 1、S 2都闭合时电炉中电流为25B P I A R== 电源路端电压为95R U I R V == 流过电源的电流为25E UI A r-== 流过电槽的电流为20A B I I I A =-=; (3)电解槽消耗的电功率1900A A P I U W ==电解槽内热损耗功率2'200A P I r W ==热电解槽转化成化学能的功率为1700A P P P W 化热=-=.点睛:电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路,不能用欧姆定律求解其电流,只能根据电路中电流关系求电流.3.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技巧(很有用)及练习题含解析
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题含解析一、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513.210C 2Q Q -==⨯'2.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 ='=-3.如图所示,电流表A 视为理想电表,已知定值电阻R 0=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 。
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析(1)
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析(1)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.如图所示的电路中,当开关S 接a 点时,标有“5V ,2.5W”的小灯泡正常发光,当开关S 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I 1=11PU =2.55A=0.5A. 由闭合电路欧姆定律得E =U 1+I 1r当开关接b 时,电路中的电流为I 2=22P U =44A=1A. 由闭合电路欧姆定律得E =U 2+I 2r联立解得E =6V r =2Ω.3.如图所示,电流表A 视为理想电表,已知定值电阻R 0=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P m 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P m 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:0EI R R r=++得:r =5Ω(2)电源的总功率P=IE得:20E P R R r=++当R =0Ω,P 最大,最大值为m P ,则有:4m P =W4.如图所示电路中,电阻R 1=R 2=R 3=10Ω,电源内阻r =5Ω,电压表可视为理想电表。
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路,电源电动势为1.5V ,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.【答案】1A ; 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后,由闭合电路欧姆定律得:电路中的电流I 为:I==A=1A路端电压为:U=IR=1×1.38=1.38(V )2.如图所示,E =l0V ,r =1Ω,R 1=R 3=5Ω,R 2=4Ω,C =100μF ,当断开时,电容器中带电粒子恰好处于静止状态;求:(1) S 闭合后,带电粒子加速度的大小和方向;(2) S 闭合后流过R 3的总电荷量.【答案】(1) g ,方向竖直向上 (2)4×10-4C【解析】【详解】(1)开始带电粒子恰好处于静止状态,必有qE =mg 且qE 竖直向上.S 闭合后,qE =mg 的平衡关系被打破.S 断开时,带电粒子恰好处于静止状态,设电容器两极板间距离为d ,有2214V C R U E R R r==++, C qU mg d= S 闭合后,228V C R U E R r'==+ 设带电粒子加速度为a ,则 'C qU mg ma d-=, 解得a =g ,方向竖直向上.(2)S 闭合后,流过R 3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量,所以ΔQ =C (U C ′-U C )=4×10-4C3.如图所示,电源电动势E =30 V ,内阻r =1 Ω,电阻R 1=4 Ω,R 2=10 Ω.两正对的平行金属板长L =0.2 m ,两板间的距离d =0.1 m .闭合开关S 后,一质量m =5×10﹣8kg ,电荷量q =+4×10﹣6C 的粒子以平行于两板且大小为 =5×102m/s 的初速度从两板的正中间射入,求粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小?(不考虑粒子的重力)【答案】【解析】根据闭合电路欧姆定律,有:电场强度:粒子做类似平抛运动,根据分运动公式,有:L=v 0ty=at 2其中: 联立解得:点睛:本题是简单的力电综合问题,关键是明确电路结构和粒子的运动规律,然后根据闭合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解.4.如图所示,电源电动势E =27 V ,内阻r =2 Ω,固定电阻R 2=4 Ω,R 1为光敏电阻.C 为平行板电容器,其电容C =3pF ,虚线到两极板距离相等,极板长L =0.2 m ,间距d =1.0×10-2 m .P 为一圆盘,由形状相同透光率不同的二个扇形a 、b 构成,它可绕AA′轴转动.当细光束通过扇形a 、b 照射光敏电阻R 1时,R 1的阻值分别为12 Ω、3 Ω.有带电量为q =-1.0×10-4 C 微粒沿图中虚线以速度v 0=10 m/s 连续射入C 的电场中.假设照在R 1上的光强发生变化时R 1阻值立即有相应的改变.重力加速度为g =10 m/s 2.(1)求细光束通过a 照射到R 1上时,电容器所带的电量;(2)细光束通过a 照射到R 1上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,求细光束通过b 照射到R 1上时带电微粒能否从C 的电场中射出.【答案】(1)111.810C Q -=⨯(2)带电粒子能从C 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流,再由欧姆定律求出电容器的电压,即可由Q=CU 求其电量;细光束通过a 照射到R 1上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,电场力与重力二力平衡.细光束通过b 照射到R 1上时,根据牛顿第二定律求粒子的加速度,由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从C 的电场中射出.【详解】(1)由闭合电路欧姆定律,得1227 1.5A 1242E I R R r ===++++ 又电容器板间电压22C U U IR ==,得U C =6V 设电容器的电量为Q ,则Q=CU C 解得111.810C Q -=⨯(2)细光束通过a 照射时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,则有C U mg qd= 解得20.610m kg -=⨯ 细光束通过b 照射时,同理可得12C U V '= 由牛顿第二定律,得C U q mg ma d'-= 解得210m/s a = 微粒做类平抛运动,得212y at =, 0l t v = 解得20.210m 2d y -=⨯<, 所以带电粒子能从C 的电场中射出. 【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动,解题的关键是明确带电粒子的受力情况,判断其运动情况,对于类平抛运动,要掌握分运动的规律并能熟练运用.5.如图所示,某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道,管道宽为d ,管道高度为h ,上、下两面是绝缘板,前后两侧M N 、是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题及解析
高考物理闭合电路的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.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=mgE I R r=+ 得 EBL R r mg=- (2)由 220B L v mg R = 得 022mgR v B L = 由动量定理,得mgt BILt mv -= 其中0BLs q It R ==得44220220B L s m gR t mgR B L += (3)K 接3后的充电电流q C U CBL v v I CBL CBLa t t t t ∆∆∆∆=====∆∆∆∆ mg-BIL=ma 得22mg a m 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.v 22-v 2=2as根据能量转化与守恒得 22211()22E mgs mv mv ∆=-- 解得:2222mgsCB L E m 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.3.如图所示电路中,电阻R 1=R 2=R 3=10Ω,电源内阻r =5Ω,电压表可视为理想电表。
高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)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.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V ,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A ;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A 。
求: (1)电动机未启动时车灯的功率。
(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。
(忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化)【答案】(1)120W ;(2)67.5W 【解析】 【分析】 【详解】(1) 电动机未启动时12V U E Ir =-= 120W P UI ==(2)电动机启动瞬间车灯两端电压'9 V U E I r =-'=车灯的电阻' 1.2UR I ==Ω267.5W RU P ''==电源电动势不变,电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小,回路电流增大,内电路分得电压增大,外电路电压减小,所以车灯电功率减小。
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题含解析
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题含解析一、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.如图所示,水平U 形光滑框架,宽度1L m =,电阻忽略不计,导体棒ab 的质量0.2m kg =,电阻0.5R =Ω,匀强磁场的磁感应强度0.2B T =,方向垂直框架向上.现用1F N =的拉力由静止开始向右拉ab 棒,当ab 棒的速度达到2/m s 时,求此时:()1ab 棒产生的感应电动势的大小; ()2ab 棒产生的感应电流的大小和方向; ()3ab 棒所受安培力的大小和方向; ()4ab 棒的加速度的大小.【答案】(1)0.4V (2)0.8A 从a 流向b (3)0.16N 水平向左 (4)24.2/m s 【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0.2120.4E BLv V V ==⨯⨯= (2)由闭合电路欧姆定律得回路电流0.40.80.5E I A A R ===,由右手定则可知电流方向为:从a 流向b(3)ab 受安培力0.20.810.16F BIL N N ==⨯⨯=,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 -=安,得ab 杆的加速度2210.16/ 4.2/0.2F F a m s m s m安--===3.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。
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析一、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2.在如图所示的电路中,电阻箱的阻值R 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1Ω,闭合开关S,当把电阻箱R的阻值调节为14Ω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?【答案】(1)E IRr=+(2)0.2A 2.8V【解析】【详解】(1)由闭合电路的欧姆定律,得关系表达式:EIR r=+(2)将E=3V,r=1Ω,R=14Ω,代入上式得:电流表的示数I=3A141+=0.2A电源两端的电压U=IR=2.8V3.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。
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示的电路中,当开关S 接a 点时,标有“5V ,2.5W”的小灯泡正常发光,当开关S 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I 1=11P U =2.55A=0.5A. 由闭合电路欧姆定律得E =U 1+I 1r当开关接b 时,电路中的电流为I 2=22P U =44A=1A. 由闭合电路欧姆定律得E =U 2+I 2r联立解得E =6Vr =2Ω.2.如图所示电路,电源电动势为1.5V ,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.【答案】1A ; 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后,由闭合电路欧姆定律得:电路中的电流I 为:I==A=1A路端电压为:U=IR=1×1.38=1.38(V )3.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V ,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A ;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A 。
求:(1)电动机未启动时车灯的功率。
(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。
(忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化)【答案】(1)120W ;(2)67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时12V U E Ir =-=120W P UI ==(2)电动机启动瞬间车灯两端电压'9 V U E I r =-'=车灯的电阻'1.2U R I==Ω 267.5W RU P ''== 电源电动势不变,电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小,回路电流增大,内电路分得电压增大,外电路电压减小,所以车灯电功率减小。
高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析
高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)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,电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上,电源内阻r =1Ω,电炉电阻R =19Ω,电解槽电阻r ′=0.5Ω.当S 1闭合、S 2断开时,电炉消耗功率为684W ;S 1、S 2都闭合时,电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变).试求:(1)电源的电动势;(2)S 1、S 2闭合时,流过电解槽的电流大小;(3)S 1、S 2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率. 【答案】(1)120V (2)20A (3)1700W 【解析】(1)S 1闭合,S 2断开时电炉中电流106P I A R== 电源电动势0()120E I R r V =+=; (2)S 1、S 2都闭合时电炉中电流为25B P I A R== 电源路端电压为95R U I R V == 流过电源的电流为25E UI A r-== 流过电槽的电流为20A B I I I A =-=; (3)电解槽消耗的电功率1900A A P I U W ==电解槽内热损耗功率2'200A P I r W ==热电解槽转化成化学能的功率为1700A P P P W 化热=-=.点睛:电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路,不能用欧姆定律求解其电流,只能根据电路中电流关系求电流.2.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V ,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A ;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A 。
求: (1)电动机未启动时车灯的功率。
(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。
(忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化)【答案】(1)120W ;(2)67.5W 【解析】 【分析】 【详解】(1) 电动机未启动时12V U E Ir =-= 120W P UI ==(2)电动机启动瞬间车灯两端电压'9 V U E I r =-'=车灯的电阻' 1.2U RI ==Ω267.5W RU P ''==电源电动势不变,电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小,回路电流增大,内电路分得电压增大,外电路电压减小,所以车灯电功率减小。
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题含解析
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题含解析一、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 UI R r-=+ PU 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.如图所示,质量m=1 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L=1 m 的光滑绝缘框架上。
高考物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题及解析
高考物理闭合电路的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.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。
高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题(含答案)
高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题(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513.210C 2Q Q -==⨯'2.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 =3.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。
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题及解析
高中物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.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2.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电路。
在水平地面上有5B =T 的垂直于平面向里的磁场,电阻为1Ω的导体棒ab 垂直放在宽度为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。
高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析
高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧(超强)及练习题(含答案)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34A0.8A 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.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MN U E d= 所以U MN =mgd q=0.1 V (2)由欧姆定律得通过R 3的电流为I =3MN U 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 .3.如图所示电路,电源电动势为1.5V ,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.【答案】1A ; 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后,由闭合电路欧姆定律得:电路中的电流I 为:I==A=1A路端电压为:U=IR=1×1.38=1.38(V )4.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。
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高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题含解析一、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 3=2R 2=2R 4,电键S 闭合时,间距为d 的平行板电容器C 的正中间有一质量为m ,带电量为q 的小球恰好处于静止状态;现将电键S 断开,小球将向电容器某一个极板运动。
若不计电源内阻,求: (1)电源的电动势大小;(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。
【答案】(1)2mgdE q=(2)03gd v =【解析】 【详解】(1)电键S 闭合时,R 1、R 3并联与R 4串联,(R 2中没有电流通过)U C =U 4=12E 对带电小球有:2C qU qEmg d d== 得:2mgdE q=(2)电键S 断开后,R 1、R 4串联,则233CE mgd U q==' 小球向下运动与下极板相碰前瞬间,由动能定理得21222C U d mg q mv ⋅-⋅=' 解得:03gdv =2.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4422220B L s m gR t mgR B L +=(3)K 接3后的充电电流q C U CBL v v I CBL CBLa t t t t∆∆∆∆=====∆∆∆∆ mg-BIL=ma 得22mga m 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. v 22-v 2=2as根据能量转化与守恒得 22211()22E mgs mv mv ∆=--解得:2222mgsCB L E m 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.3.某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路,通过调控电键S 和调节电阻箱2R ,可使欧姆表具有“1⨯”和“10⨯”两种倍率。
已知:电源电动势 1.5V E =,内阻0.5Ωr =;毫安表满偏电流g 5mA I =,内阻g 20ΩR =,回答以下问题:①图的电路中:A 插孔应该接_______表笔(选填红、黑);1R 应该选用阻值为_________Ω的电阻(小数点后保留一位小数);②经检查,各器材均连接无误,则:当电键S 断开时,欧姆表对应的倍率为___________(选填“1⨯”、“10⨯”);③为了测量电阻时便于读出待测电阻的阻值,需将毫安表不同刻度标出欧姆表的刻度值,其中,中央刻度g 2I 处应标的数值是________________;④该小组选择S 闭合的档位,欧姆调零操作无误,测量电阻x R 时,毫安表指针处于图位置,由此可知被测电阻x R =_______Ω。
【答案】黑 2.2 ×10 30 45 【解析】 【详解】①[1]欧姆档内部电源的正极接黑表笔;[2]根据欧姆档倍率关系,可知闭合开关可以将电流表量程变为原来的10倍,根据分流特点:1g5mA105mA 5mA R R=⨯-解得:1 2.2ΩR ≈;②[3]当电键S 断开时,电流表的量程较小,在相同的电压下,根据闭合欧姆定律:E I R =总可知电流越小,能够接入的电阻越大,所以当电键S 断开时,对应10⨯档; ③[4]假设欧姆档内部电阻为R 内,根据闭合欧姆定律:g E I R =内g 02+I ER R =内 则g 2I 处对应的阻值:030ΩR R ==内;④[5]根据闭合电路欧姆定律:g E I R =内g x25+E I R R =内 解得:x 45ΩR =。
4.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】24E r【解析】 【分析】 【详解】由闭合电路欧姆定律EI R r=+ 电源的输出功率2P I R =得22()E R P R r =+ 有22()4E R P R r Rr=-+当R=r 时,P 有最大值,最大值为24m E P r=.5.如图所示的电路中,电源电动势E d =6V ,内阻r =1Ω,一定值电阻R 0=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/s 2,此时,将变阻箱阻值调到R 1=2.0Ω,一带电小球以v 0=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R 1=2.0Ω时,R 0的电功率是多少?(2)变阻箱阻值R 1=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v 0=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R 1=2.0Ω时,闭合回路电流I 为:01dE I R r R =++代入数据解得:I =0.5A所以P R0=I 2R 0=0.52×9=2.25W ; (2)当R 1=2.0Ω时,U R1=IR 1=1V 由Q =CU =2×10﹣6C ;(3) 当R 1=2.0Ω时,则:Mg =qE1R U E d=电路中分压关系,则有:1110R d R U E R R r=++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: qE 2﹣Mg =Ma 且''11'10R d R UE R r R =++ '12RU E d=又2122d at = 水平向:L =v o t由以上各工,代入数值得'1R =50Ω。
6.如图,在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E =50V ,内阻r =1Ω的电源和滑动变阻器R ,导轨的宽度d =0.2m ,倾角θ=37°.质量m =0.11kg 的细杆ab 垂直置于导轨上,与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,整个装置处在竖直向下的磁感应强度B =2.2T 的匀强磁场中,导轨与杆的电阻不计.现调节R 使杆ab 静止不动.sin37°=0.6,cos37°=0.8,g 取10 m/s 2,求:(1)杆ab 受到的最小安培力F 1和最大安培力F 2; (2)滑动变阻器R 有效电阻的取值范围.【答案】(1)10.2N F =,2 2.2N F =;(2)9109R Ω≤≤Ω 【解析】 【详解】(1)由题意知:当ab 棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小,由物体平衡条件有11(cos sin )sin cos F mg F mg μθθθθ++=代入数据解得最小安培力10.2N F =. 当ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大,由物体平衡条件有:22(cos sin )sin cos F mg F mg μθθθθ=++代入数据解得最大安培力2 2.2N F =.(2)设导体棒所受安培力为1F 、2F 时对应R 的阻值为1R 和2R ,则有11EFB d R r =+ 22EF Bd R r=+ 代入数据解得1109R =Ω,29R =Ω;则滑动变阻器R 有效电阻的取值范围为9109R Ω≤≤Ω.7.如图所示的电路中,电源电动势11E V =,内阻1r =Ω;电阻14R =Ω,电阻26R =Ω,电容器30C F μ=,电池内阻1r =Ω.()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?.510-⨯C . 【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12111461E I A A R R r===++++; ()2电阻2R 的电压为:22166U IR A V ==⨯Ω=,故电容器带电量为:642230106 1.810Q CU F V C --==⨯⨯=⨯;()3断开S 后,电容器两端的电压等于电源的电动势,电量为:642'301011 3.310Q CE F V C --==⨯⨯=⨯故流过1R 的电荷量为:44422' 3.310 1.810 1.510Q Q Q C C C ---=-=⨯-⨯=⨯V .8.如图所示,已知路端电压U =18 V ,电容器C 1=6 μF 、C 2=3 μF ,电阻R 1=6 Ω、R 2=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C 1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C 1、C 2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,R 1和R 2串联,C 1两端的电压等于R 1两端电压,C 2两端的电压为R 2两端电压,C 1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C 1带电荷量为Q 1=C 1U AC =6×10-6×18 C =1.08×10-4C.当S 闭合时,电路R 1、R 2导通,电容器C 1两端的电压即电阻R 1两端的电压,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C 1的带电荷量为Q ′=C 1U AC ′=6×10-6×12 C =7.2×10-5C电容器C 1带电荷量的变化量为ΔQ =Q ′-Q 1=-3.6×10-5C负号表示减少,即C 1的带电荷量减少了3.6×10-5C.9.如图所示,电源的电动势E =80V ,内电阻4Ωr =,12ΩR =,2R 为电阻箱。