高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案

高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案

一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律

1．如图所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用P r，P1和P2分别表示电阻r，R1，R2上所消耗的功率，当R1=R2= r时，求：

(1)I r∶I1∶I2等于多少

(2)P r∶P1∶P2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R1和R2的电流分别为I1和I2。

由题，R1和R2并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故

I1=I2=1 2 I

即

I r∶I1∶I2=2：1：1

(2)根据公式P=I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即

P r：P1：P2=4：1：1

2．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。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势E=8 V，内阻r=1 Ω。电动机M的额定功率为8 W，额定电压为4 V，线圈内阻R为0.2Ω，此时电动机正常工作（已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，重力加速度g

取10 m/s2）。试求:

(1)通过电动机的电流I M以及电动机的输出的功率P出；

(2)通过电源的电流I总以及导体棒的电流I；

(3)磁感应强度B的大小。

【答案】(1)7.2W；(2)4A；2A；(3)3T。

【解析】

【详解】

(1)电动机的正常工作时，有

M P U I =⋅

所以

M 2A P

I U

=

= 故电动机的输出功率为

2

M 7.2W P P I R =-=出

(2)对闭合电路有

U E I r =-总

所以

4A E U

I r

-=

=总； 故流过导体棒的电流为

M 2A I I I =-=总

(3)因导体棒受力平衡，则

sin376N F mg ︒==安

由

F BIL =安

可得磁感应强度为

3T F B IL

=

=安

3．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

2

214V C R U E R R r

=

=++，

C

qU mg

d

= S 闭合后，

2

28V 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 ）＝4×10－4C

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）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 -=⨯

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212

y at =，

0l

t v = 解得2

0.210m 2

d

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，为某直流电机工作电路图(a)及电源的U -I 图象(b)。直流电机的线圈电阻R =0.25Ω，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I =2A ，求： （1）电源的电动势E 及内阻r ； （2）直流电机输出功率P ．

【答案】（1）3V ；0.5Ω（2）3W 【解析】 【详解】 (1)由图b 可知

3V E =， 0.5v r t

∆==Ω∆；

(2)由电路的路端电压与负载的关系：

2V U E Ir =-=

非纯电阻元件，根据能量守恒定律：

2

UI P I R =-出

所以

23W P UI I R =-=出