高考物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案及解析

高考物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案及解析

一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律

1．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势6E V =，电源内阻

1r =Ω，电阻3R =Ω，重物质量0.10m kg =，当将重物固定时，理想电压表的示数为

5V ，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为

5.5V ，(不计摩擦，g 取210/).m s 求：

()1串联入电路的电动机内阻为多大？ ()2重物匀速上升时的速度大小．

()3匀速提升重物3m 需要消耗电源多少能量？

【答案】（1）2Ω；（2）1.5/m s （3）6J 【解析】 【分析】

根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压.电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和，根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小，根据W EIt =求解匀速提升重物3m 需要消耗电源的能量． 【详解】

()1由题，电源电动势6E V =，电源内阻1r =Ω，当将重物固定时，电压表的示数为

5V ，则根据闭合电路欧姆定律得 电路中电流为65

11E U I A r --=

== 电动机的电阻513

21

M U IR R I --⨯=

=Ω=Ω ()2当重物匀速上升时，电压表的示数为 5.5U V =，电路中电流为''0.5E U I A r

-==

电动机两端的电压为()()'60.5314M U E I R r V V =-+=-⨯+= 故电动机的输入功率'40.52M P U I W ==⨯= 根据能量转化和守恒定律得

2''M U I mgv I R =+

代入解得， 1.5/v m s =

()3匀速提升重物3m 所需要的时间3

21.5

h t s v ==

=， 则消耗的电能'60.526W EI t J ==⨯⨯=

【点睛】

本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用.对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立．

2．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。当开关S 1和S 2均闭合时，电压表的示数为10V 。求： （1）电源的电动势

（2）当开关S 1闭合而S 2断开时，电压表的示数

【答案】(1)E =20V(2)16V 【解析】 【详解】

(1)电阻R 2中的电流

2

2

1A U I R =

= 外电阻

13

213

15R R R R R R =+

=Ω+

根据闭合电路欧姆定律

E

I R r

=

+ 得

E =I （R +r ）

代入数据解得：

E =1×（15+5）V=20V

(2)当开关S 1闭合而S 2断开时；由闭合电路欧姆定律可知：

12

12R R U E R R R

+=

++

解得：

16V U =

3．如图所示，在A 、B 两点间接一电动势为4V ，内电阻为1Ω的直流电源，电阻

1R 、2R 、3R 的阻值均为4Ω，电容器的电容为30F μ，电流表内阻不计，当电键S 闭合

时，求：

（1）电流表的读数． （2）电容器所带的电量．

（3）断开电键S 后，通过2R 的电量．

【答案】（1）0.8A ；（2）59.610C -⨯；（3）54.810C -⨯ 【解析】

试题分析：当电键S 闭合时，电阻1R 、2R 被短路．根据欧姆定律求出流过3R 的电流，即电流表的读数．电容器的电压等于3R 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量．断开电键S 后，电容器通过1R 、2R 放电，1R 、2R 相当并联后与3R 串联．再求解通过2R 的电量．

（1）当电键S 闭合时，电阻1R 、2R 被短路．根据欧姆定律得： 电流表的读数34

0.841

E I A A R r =

==++ （2）电容器所带的电量65

3330100.849.610Q CU CIR C C --===⨯⨯⨯=⨯

（3）断开电键S 后，电容器相当于电源，外电路是1R 、2R 相当并联后与3R 串联．由于各个电阻都相等，则通过2R 的电量为51

4.8102

Q Q C -=

=⨯'

4．利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻．当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为0.20A 和2.90V ．改变滑片的位置后，两表的示数分别为0.40A 和2.80V ．这个电源的电动势和内电阻各是多大？

【答案】E =3.00V ，r =0.50Ω 【解析】 【分析】 【详解】

根据全电路欧姆定律可得：

；

，

联立解得：E=3.00V ，r=0.50Ω

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：

01

d

E 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 ＝qE

1

R U E d

=

电路中分压关系，则有：

1

110R 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