闭合电路的欧姆定律练习题含答案及解析

闭合电路的欧姆定律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，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 =

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

I R r

=+ (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:

E

I R r

=

+ （2）将E =3V ，r =1Ω，R =14Ω，代入上式得： 电流表的示数

I =

3

A 141

+=0.2A 电源两端的电压

U=IR =2.8V

3．如图所示，金属导轨平面动摩擦因数µ＝0.2，与水平方向成θ＝37°角，其一端接有电动势E ＝4.5V ，内阻r ＝0.5Ω的直流电源。现把一质量m ＝0.1kg 的导体棒ab 放在导轨上，导体棒与导轨接触的两点间距离L ＝2m ，电阻R ＝2.5Ω，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.5T ，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g ＝10m/s 2（不考虑电磁感应影响），求： (1)通过导体棒中电流大小和导体棒所受安培力大小； (2)导体棒加速度大小和方向。

【答案】(1) 1.5A ，1.5N ；(2)2.6m/s 2，方向沿导轨平面向上 【解析】 【详解】

(1)由闭合电路欧姆定律可得

1.5A E I R r

==+ 根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为

1.5N F BIL ==

(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有

cos θsin θ BIL mg f ma --=

()cos θsin θN f F mg BIL μμ==+

联立可得

2 2.6m/s a =

方向沿导轨平面向上

4．如图所示，电源的电动势110V E =，电阻121R =Ω，电动机绕组的电阻0.5R =Ω，开关1S 始终闭合．当开关2S 断开时，电阻1R 的电功率是525W ；当开关2S 闭合时，电阻

1R 的电功率是336W ，求：

（1）电源的内电阻r ；

（2）开关2S 闭合时电动机的效率。

【答案】（1）1Ω；（2）86.9%。 【解析】 【详解】

（1）S 2断开时R 1消耗的功率为1525P =W ，则

2

1

11E P R R r ⎛⎫

= ⎪+⎝⎭

代入数据得r =1Ω

（2）S 2闭合时R 1两端的电压为U ，消耗的功率为2336P =W ，则

221

U P R =

解得U =84V

由闭合电路欧姆定律得

E U Ir =+

代入数据得I =26A

设流过R 1的电流为I 1，流过电动机的电流为I 2，则

11

4U

I R =

=A 又

12I I I +=

解得I 2=22A

则电动机的输入功率为

M 2P UI =

代入数据解得M 1848P =W 电动机内阻消耗的功率为

2

R 2P I R =

代入数据解得R 242P =W 则电动机的输出功率

M R P P P '=-=1606W

所以开关2S 闭合时电动机的效率

M

100%86.9%P P η'

=

⨯=

5．如图所示，电路中电阻R 10=Ω，电源的内电阻2r =Ω，灯泡L 上标有“3V 0.25A”的字样，闭合开关S ，灯泡正常发光．求：

（1）灯泡的功率； （2）电源的电动势； （3）电源的总功率；

【答案】(1) 0.75W (2) 6V (3) 1.5W 【解析】 【详解】

（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为 U=3V ，电流为 I=0.25A 所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W （2）由闭合电路欧姆定律得：

电源的电动势 E=U+I （R+r ）=3+0.25×（10+2）=6V （3）电源的总功率：P=IE=0.25×6W=0.5W.

6．如图所示，电路中接一电动势为4V 、内阻为2Ω的直流电源，电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻