高考物理闭合电路的欧姆定律专项训练100(附答案)及解析

高考物理闭合电路的欧姆定律专项训练100(附答案)及解析

一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律

1．如图(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 n

n S t t ∆Φ∆==∆∆磁场面积22()2d S π=而0.30.2

/1/0.20.1

B T s T s t ∆-==∆- 根据闭合电路的欧姆定律7.9E

I A R r

=

=+ （2）电阻R 两端的电压为U=IR=47V

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=mg

E

I R r

=

+ 得 EBL

R r mg

=

- （2）由 220

B L v

mg R =

得 0

22

mgR v B L =

由动量定理，得mgt BILt mv -= 其中0

BLs

q It R ==

得4422

22

0B 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22

mg

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 2

2211()2

2

E mgs mv mv ∆=--

解得：22

22

mgsCB 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．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

0.1

100V=50V 0.2

E n

t ∆Φ==⨯∆ 由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流

50A=0.05A 10990

E I R r ==++

4．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 0t y=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．

5．如图所示，线段A 为某电源的U －I 图线，线段B 为某电阻R 的U －I 图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：

（1）电源的输出功率P 出是多大？ （2）电源内部损耗的电功率P 内是多少？ （3）电源的效率η是多大？

【答案】（1）4W ，（2）2W ，（3）66.7%

【解析】试题分析：（1）由电源的U-I 图象读出电动势，求出内阻．两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI 求出电源的输出功率

P 出．（2）电源内部损耗的电功率由公式2

P I r

=内求解．（3）电源的总功率为P IE =总，电源的效率为P P η=

出

总

．代入数据求解即可． （1）从A 的图线可读出，电源的电动势 E=3V ，内阻3

0.56

m E r I ==Ω=Ω 从图象的交点可读出：路端电压U=2V ，电路电流I=2A 则电源的输出功率为224P UI W W ==⨯=出

（2）电源内部损耗的电功率22

20.52P I r W W ==⨯=内 （3）电源的总功率为236P IE W W ==⨯=总 故电源的效率为4100%66.7%6P P η=

=⨯=出

总

【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率．

6．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