1、高考物理闭合电路的欧姆定律模拟试题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻 r=0.5 ，电阻 R1=1.5 ，电动机的线圈电阻 R0=1.0 。电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：(1)电源的路端电压；(2)电动机输出的机械功率。【答案】 (1)9V； (2)8W【解析】【分析】【详解】(1)流过电源的电流为I，则IR1U 1路端电压为U，由闭合电路欧姆定律UEIr解得U9V(2)电动机两端的电压为U MEI (R1r )电动机消耗的机械功率为PU M II 2 R0解得P8W2 平行导轨P、 Q 相距 l 1 m，导轨左端接
2、有如图所示的电路其中水平放置的平行板电容器两极板 M 、N 相距 d 10 mm ，定值电阻 R1 2123 R，R 2 ，金属棒 ab 的电阻 r2 ，其他电阻不计磁感应强度B0.5 T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m 110 14kg，电荷量 q 1421 10 C 的微粒恰好静止不动取g 10 m/s ，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好且速度保持恒定试求：(1)匀强磁场的方向和MN 两点间的电势差(2)ab 两端的路端电压；(3)金属棒 ab 运动的速度【答案】 (1) 竖直向下； 0.1 V(2)0.4 V. (3) 1
3、 m/s.【解析】【详解】（1）负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故M 板带正电 ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab 棒等效于电源，感应电流方向由ba，其 a 端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mgEq又 E U MN dmgd所以 UMN 0.1 Vq（2）由欧姆定律得通过R3 的电流为IU MN 0.05 AR3则 ab 棒两端的电压为 Uab UMN I0.5R1 0.4 V.（3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBLv由闭合电路欧姆定律得E Uab Ir
4、0.5 V联立解得v1 m/ s.3 如图所示电路，电源电动势为 1.5V，内阻为 0.12 ，外电路的电阻为 1.38 ，求电路中的电流和路端电压【答案】 1A； 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后，由闭合电路欧姆定律得：电路中的电流I 为： I=A=1A路端电压为： U=IR=11.38=1.38（ V）4 如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端 分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B一质量为 m，电阻不计的金属棒 ab 横跨在导轨上已知电源电动
5、势为E，内阻为 r，电容器的电容为 C，定值电阻的阻值为 R0，不计导轨的电阻（1）当 K 接 1时，金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R 为多大？（2）当 K 接 2后，金属棒 ab 从静止开始下落，下落距离s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落s 的过程中所需的时间为多少？（3） ab 达到稳定速度后，将开关K 突然接到 3，试通过推导，说明ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离 s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）【答案】（ 1） EBLr （ 2） B4L4sm2 gR02（ 3）匀加速直线运动mgsCB
6、2 L2mgmgR0 B2 L2m cB2 L2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 BIL=mgIER rEBLr得 Rmg（2）由 mgB2 L2vR0得mgR0vB2 L2由动量定理，得mgtBILt mv 其中 q ItBLsR0B4 L4 s m2 gR02得mgR0 B2 L2tqC UCBL vCBLv（3） K 接 3 后的充电电流 IttCBLattmg-BIL=ma得 amg2 =常数2LmCB所以 ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的v22-v2=2as根据能量转化与守恒得E mgs ( 1 mv221 mv2 )22解得 ：mgs
7、CB2 L2E2L2m cB【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况5 在如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0 ，电路中电阻R0 为 1.5 ，小型直流电动机M 的内阻为 0.5闭合开关S 后，电动机转动，电流表的示数为2.0A求：（ 1）电动机两端的电压 ；（ 2）电源输出的电功率 【答案】 （1） 7.0V（ 2）20W【解析】试题分析：（ 1）电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻和，（ 2）电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率.（1）电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为R0
8、 电压之U E U内 U R0 122 12 1.5 V7V（2）电源的输出的功率为：P总EI I 2r12 2 22 1 W 20W6 如图所示，为某直流电机工作电路图 (a)及电源的 U-I R=0.25 ，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数（1）电源的电动势 E 及内阻 r；（2）直流电机输出功率 P图象 (b) 。直流电机的线圈电阻I=2A，求：【答案】（ 1） 3V； 0.5 （ 2） 3W【解析】【详解】( 1) 由图 b 可知E3V ，rv；0.5t( 2) 由电路的路端电压与负载的关系：UEIr2V非纯电阻元件，根据能量守恒定律：UIP出I 2 R所以PUII 2R3W
9、出7 在如图（ a）所示的电路中，R1 为定值电阻， R2 为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头 P 从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图所示，则：（1） V1 表示数随电流变化的图像是甲乙两条图线中的哪条？并求出定值电阻R1 的阻值；（ 2）求电源的电动势和内阻大小；（ 3）求电源效率的最大值和电源最大输出功率.【答案】（ 1） V1表的示数随电流变化的图像是乙图线，R1 5 ；（ 2） E6V ，r 5 ；（3）max 83.3% ， P外max 1.8W 。【解析】【详解】（ 1）由图可知，三电阻串联， V1 测 R1 两端的电压， V2 测
10、 R2 两端的电压，电流表测电路中的电流。E当滑片向左端滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，由I可知，R总电路中的电流增大，因R1 为定值电阻，则其两端的电压U R1 IR1 满足成正比关系，图象乙满足 U-I 成正比增函数，故V1 表的示数随电流变化的图像是乙图线。由图象可知， R1 两端的电压 U1=3V，电路中的电流为：I1=0.6A，则电阻 R1 的阻值为：R1U 13；I150.6（ 2）综述可知 V2 表的示数随电流变化的图像是甲图线，取两组数据由全电路的欧姆定律可知：4E0.2(R1r )0E0.6( R1r )联立可得：E6V ；r5；（3）根据电源的效率为：P外
11、100%=U100%P总E故当电源的路端电压最大时，电源的效率最大；而电路 R2 的阻值增大，总电流减小，路端电压增大，即R2 的阻值最大时，可求得电源的最大效率，由图像甲可知最小电流为0.2A 时， R1 的电压 1V， R2 的电压 4V，有：U maxU R1U R2(4 1)V则最大效率为：max = U max100%= 5 100% 83.3%E6电源的输出功率为：PI2(R1R2 ) (E2(R1R2 )E 2)外R1R2r( R1 R2r )2(R14rR2 )故理论上当 R1R2r 时，即 R20，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，P外max = E262W1.8W 。4
12、r458 如图所示，合上电键 S1。当电键2闭合时，电流表的示数为0.75A；当电键2断开SS时，电流表的示数为0.5A， R1=R2=2。求电源电动势E 和内电阻r。【答案】 E=1.5V r=1。【解析】【详解】当电键 S2 闭合时，电流表的示数为0.75A，有：E I（1 R并r） I1( R1r )2当电键 S2 断开时，电流表的示数为0.5A，有：E=I2（ R1+r）代入数据解得E=1.5Vr =1。9 如图所示，电源的电动势E=110V，电阻 R1，电动机绕组的电阻01=21R =0.5，电键 S始终闭合当电键 S2断开时，电阻1的电功率是525W；当电键2闭合时，电阻1的电RS
13、R功率是 336W ，求：（ 1）电源的内电阻；（ 2）当电键 S2 闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率【答案】 （1） 1（ 2） 1606W【解析】【分析】【详解】设 S2 断开时 R1 消耗的功率为P1，则E211PR1Rr代入数据可以解得，r1设 S2 闭合时R1 两端的电压为U，消耗的功率为P2，则U 2P2R1解得，U=84V由闭合电路欧姆定律得，EUIr代入数据，得I26A流过 R1 的电流为I1，流过电动机的电流为I2，I1U4 AR1而电流关系 :I 1I 2I所以I 222A由UI 2P出I 22 R0代入数据得，P1606W出10 如图，电源电动势=10V，内阻不计，
14、 R1=4， R2=6，C=30F(1)闭合电键 S，求稳定后通过R1 的电流(2)然后将电键S断开，求这以后流过R1 的总电量【答案】 (1)1A (2)1.2-410C【解析】【详解】（ 1）闭合开关 S，当电路达到稳定后，电容器相当于开关断开，根据闭合电路欧姆定律得：I =10A1AR1+R246（2）闭合开关S 时，电容器两端的电压即电阻R2 两端的电压，为：U 2 =IR2 =6V开关S 断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为=10V，则通过电阻R1 的电荷量为：Q=C E U 2 =3 10 510 6 C 1.2 10 4 C11 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的
15、实验电路。当调节滑动变阻器R 使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为正常运转时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和 1.0 V；重新调节R 使电动机恢复2.0 A 和 15.0 V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【答案】 22.0 W2 【解析】【详解】当电流表和电压表的示数为 0.5 A 和 1.0 V 时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值rU 11.02I10.5当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和 15.0 V，则电动机的总功率P总 U 2 I 215.02.0 W 30.0 W线圈电阻的热功率2PIr2.02 W8.0 W热所以电动机的输出功率P输出 P总 P热30.0 W 8.0 W 22.0 W12 如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为 5 A，求：(1)提升重物消耗的功率；(2)电动机线圈的电阻【答案】 (1)450 W(2)4【解析】（ 1）重物被提升的功率（ 2）此时电路中的电流为 5A 则电源的总功率所以线圈电阻消耗的功率为由欧姆定律可得：
