物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案

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(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，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)2mgd

E q

=(2)03

gd 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＝

12

E 对带电小球有：

2C qU qE

mg d d

=

= 得：2mgd

E q

=

(2)电键S 断开后，R 1、R 4串联，则

233C

E mgd U q

==' 小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得

21

222

C U d mg q mv ⋅

-⋅=' 解得：03

gd

v =

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。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。

(2)ab 做匀速运动，安培力与阻力相等，即

400N BIL F ==阻

解得

400I =A

则

400V U IR ==

电源E 相当于要用锂电池串联节数

4001004

U n E =

==节

4．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：

0E

I R R r

=

++

得：r =5Ω

（2）电源的总功率

P=IE

得：

2

0E P R R r

=++

当R =0Ω，P 最大，最大值为m P ，则有：4m P =W

5．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 ==++

6．在图中R 1＝14Ω，R 2＝9Ω．当开关处于位置1时，电流表读数I 1＝0.2A ；当开关处于位置2时，电流表读数I 2＝0.3A ．求电源的电动势E 和内电阻r ．

【答案】3V ，1Ω

【解析】 【详解】

当开关处于位置1时，根据闭合电路欧姆定律得：

E =I 1（R 1+r ）

当开关处于位置2时，根据闭合电路欧姆定律得：

E =I 2（R 2+r ）

代入解得：r =1Ω，E =3V

答：电源的电动势E =3V ，内电阻r =1Ω．

7．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）11

1.810C 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 1242

E 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11

1.810

C 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 q

d

= 解得2

0.610m kg -=⨯