高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案

高中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．如图所示电路，A、B两点间接上一电动势为4V、内电阻为1Ω的直流电源，三个电阻的阻值均为4Ω，电容器的电容为20μF，电流表内阻不计，求：(1)闭合开关S后，电容器所带电荷量；(2)断开开关S后，通过R2的电荷量。【答案】(1)6.4×10-5C；(2)53.210C【解析】【分析】【详解】(1)当电键S闭合时，电阻1R、2R被短路，据欧姆定律得电流表的读数为34A0.8A14EIrR电容器所带电荷量653320100.84C6.410CQCUCIR(2)断开电键后，电容器相当于电源，外电路1R、2R并联后与3R串联，由于各个电阻相等，则通过2R的电荷量为513.210C2QQ2．如图所示的电路中，当开关S接a点时，标有“5V，2.5W”的小灯泡正常发光，当开关S接b点时，标有“4V，4W”的电动机正常工作．求电源的电动势和内阻．【答案】6V，2Ω【解析】【详解】当开关接a时，电路中的电流为I1=11PU=2.55A=0.5A.由闭合电路欧姆定律得E=U1＋I1r当开关接b时，电路中的电流为I2=22PU=44A=1A.由闭合电路欧姆定律得E=U2＋I2r联立解得E=6Vr=2Ω.3．如图所示的电路中，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω，电动机的电阻R0＝1.0Ω，电阻R1＝2.0Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1＝4.0V，求：(1)流过电动机的电流；(2)电动机输出的机械功率；(3)电源的工作效率。【答案】（1）2A；（2）14W；（3）91.7%【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为I＝11UR＝2A(2)电动机两端的电压为U＝E－Ir－U1=(12－2×0.5－4.0)V＝7V电动机消耗的电功率为P电＝UI＝7×2W＝14W电动机的热功率为P热＝I2R0＝22×1W＝4W电动机输出的机械功率P机＝P电－P热＝10W(3)电源释放的电功率为P释＝EI＝12×2W＝24W有用功率P有＝2122WUIIR电源的工作效率=91.7%PP有释4．电源的电动势为4.8V、外电阻为4.0Ω时，路端电压为4.0V。如果在外电路并联一个6.0Ω的电阻，路端电压是多大？【答案】3.6V【解析】【详解】由题意可知当外电阻为4.0Ω时，根据欧姆定律可知电流4A1.0A4UIR外由闭合电路欧姆定律()EIRr代入数据解得r=0.8Ω当外电路并联一个6.0Ω的电阻时462.446R并电路中的总电流4.8A=1.5A2.40.8EIRr并所以路端电压1.52.4V3.6VUIR并5．如图所示，电流表A视为理想电表，已知定值电阻R0=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Pm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Pm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：0EIRRr得：r=5Ω（2）电源的总功率P=IE得：20EPRRr当R=0Ω，P最大，最大值为mP，则有：4mPW6．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3VE，0.5vrt；(2)由电路的路端电压与负载的关系：2VUEIr非纯电阻元件，根据能量守恒定律：2UIPIR出所以23WPUIIR出7．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝4cm，电源电动势E＝24V，内电阻r＝1Ω，电阻R＝15Ω，闭合开关S．待电路稳定后，一带电量q＝﹣1×10﹣5C，质量m＝2×10﹣4kg的小球恰好静止于两板之间．取g＝10m/s2．求：（1）两板间的电压；（2）滑动变阻器接入电路的阻值．【答案】（1）8V（2）8Ω【解析】【详解】(1)对小球，由平衡条件得：mgqE，又UEd，整理并代入数据解得：45210100.04V8V110mgdUq；(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为PR，由闭合电路欧姆定律得：PrEIRR，而PUIR，则得：PPERURrR，代入数据可得：248115PPRR，解得：8ΩPR。答：(1)两板间的电压为8V；(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω.8．光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020年合肥将建成世界一流光伏制造基地，打造成为中国光伏应用第一城。某太阳能电池板，测得它不接负载时的电压为900mV，短路电流为45mA，若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连接成闭合电路，则，(1)该太阳能电池板的内阻是多大？(2)电阻器两端的电压是多大？(3)通电10分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量是多大？【答案】(1)20Ω(2)0.45V(3)6.075J【解析】【详解】(1)根据欧姆定律有：sErI，解得：20Ωr；(2)闭合电路欧姆定律有：EIRr，UIR，解得：0.45VU；(3)由焦耳定律有：2QIRT，解得：6.075JQ。答：(1)该太阳能电池板的内阻20Ωr；(2)电阻器两端的电压0.45VU；(3)通电10分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量6.075JQ。9．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离40cmd，电源电动势24VE，内电阻1r，电阻15R，闭合开关S，待电路稳定后，一带电量2110qC,质量2=210kgm的小球恰好静止于两板之间．取210m/sg，求：（1）两板间的电压为多少（2）此时，滑动变阻器接入电路的阻值为多少【答案】（1）8V（2）8Ω【解析】【详解】试题分析：(1)由题意可知小球恰好静止于两板之间，一小球为对象，受到重力和电场力二力平衡，所以有qUmgd，故：22210100.4V8V110mgdUq；(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为PR，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为pEIRRr，PUIR，得：8ΩPR。10．如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,定值电阻R1=3Ω。电键S断开时,定值电阻R2的功率为6W,电源的输出功率为9W。电键S接通后,理想电流表的读数为1.25A。求出：（1）断开电键S时电流表的读数；（2）定值电阻R3的阻值。【答案】(1)1A(2) 12Ω【解析】【详解】（1）电键断开时，电阻R1消耗的功率为：12-3WPPP出根据211PIR解得I1A（2）由闭合电路的欧姆定律1EIRR并2323RRRRR并解得3R12Ω11．如图所示的电路中，电源电动势为6EV，内电阻为2r，外电路电阻为10R，闭合电键S后，求：1通过电阻R的电流强度I；2电阻R两端的电压U；3电阻R上所消耗的电功率P．【答案】（1）0.5A（2）5V（3）2.5W【解析】【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流强度为：60.5102EIAARr（2）电阻R两端的电压为：U=IR=0.5×10V=5V（3）电阻R上所消耗的电功率为：P=I2R=0.52×10W=2.5W12．在如图所示的电路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，当开关S断开时，电源的总功率为2W；当开关S闭合时，电源的总功率为4W，求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合S时，电源的输出功率；(3)S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？【答案】(1)4V,0.5（2）3.5W（3）-5610C,0【解析】【分析】断开S，R2、R3串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S闭合，R1、R2并联再与R3串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求解；闭合S时电源的输出功率为P=EI-I2r；S断开时，C两端电压等于电阻R2两端电压，求解出电压后根据Q=CU列式求解．【详解】（1）S断开，R2、R3串联根据闭合电路欧姆定律可得：EIRr总功率为：227.5EPIEWrS闭合，R1、R2并联再与R3串联，总外电阻123123.5RRRRRR根据闭合电路欧姆定律可得：3.5EEIRrr所以总功率为：23.5EPEIr联立解得：E=4V，r=0.5Ω（2）闭合S，总外电阻R′=3.5Ω干路电流为1EIARr输出功率P出=EI′-I′2r=4×1-1×0.5=3.5W（3）S断开时，C两端电压等于电阻R2两端电压：22224637.57.50.5EUIRRVVr可得电量为：Q=CU2=20×10-6×3=6×10-5C【点睛】本题首先要理清电路结构，然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析．