1、【物理】物理闭合电路的欧姆定律模拟试题一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示，水平U 形光滑框架，宽度L1m ，电阻忽略不计，导体棒ab 的质量m0.2kg ，电阻 R 0.5 ，匀强磁场的磁感应强度B 0.2T ，方向垂直框架向上.现用F1N 的拉力由静止开始向右拉ab 棒，当 ab 棒的速度达到 2m / s 时，求此时：1 ab 棒产生的感应电动势的大小；2 ab 棒产生的感应电流的大小和方向；3 ab 棒所受安培力的大小和方向；4 ab 棒的加速度的大小【答案】（）0.4V （） 0.8A 从 a 流向 b（） 0.16N 水平向左（） 4.2m / s2【解析】【分析】【
2、详解】试题分析： （ 1）根据切割产生的感应电动势公式E=BLv，求出电动势的大小（ 2）由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小，由右手定则判断电流的方向.（ 3）由安培力公式求出安培力的大小，由左手定则判断出安培力的方向（4）根据牛顿第二定律求出ab 棒的加速度（1）根据导体棒切割磁感线的电动势E BLv 0.21 2V0.4V（2）由闭合电路欧姆定律得回路电流E0.4IA 0.8 A，由右手定则可知电流方向R0.5为：从 a 流向 b（3） ab 受安培力 F BIL 0.2 0.81N0.16N ，由左手定则可知安培力方向为：水平向左（4）根据牛顿第二定律有 ： FF安ma ，得 ab
3、杆的加速度FF安10.16 m / s24.2m / s2am0.22 如图所示电路中，R19， R230，开关 S 闭合时电压表示数为11.4V，电流表示数为 0.2A，开关 S 断开时电流表示数为0.3A，求：(1)电阻 R3 的值(2)电源电动势和内电阻【答案】（ 1） 15 （2） 12V 1 【解析】【详解】(1)由图可知，当开关S 闭合时，两电阻并联，根据欧姆定律则有：U(I 1IR 2 ) R1 IR2R3解得：R315(2) 由图可知，当开关 S 闭合时，两电阻并联，根据闭合电路的欧姆定律则有：EU(I 1IR2 )r 11.4 0.6rR3S 断开时，根据闭合电路的欧姆定律则
4、有：EI 2 (R1R2r )0.3(39r )联立解得：E12Vr13 如图所示， R1324闭合时，间距为d 的平行板电容器 C 的正中间有 R2R 2R ，电键 S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。2mgd(2) v0gd【答案】 (1) E3q【解析】【详解】(1)电键 S 闭合时， R1、 R3 并联与 R4 串联， (R2 中没有电流通过)1UC U4E2对带电小球有：得： EqU CqEmg2dd2mgdq(2)电键 S 断开后，
5、 R1、 R4 串联，则E2mgdU C33q小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得mgdU C1mv2q222gd解得： v034 如图所示，金属导轨平面动摩擦因数0.2，与水平方向成 37角，其一端接有电动势 E 4.5V，内阻 r 0.5 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 2.5 ，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， cos370.8， 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
6、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EI1.5ARr根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为FBIL1.5N(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有BIL cos mgsinfmafFNmgcos BIL sin联立可得a2.6m/s 2方向沿导轨平面向上5 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 2
7、0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) 20 (2) 0.45V (3) 6.075J【解析】【详解】(1)根据欧姆定律有：Er ，I s解得：r20；(2)闭合电路欧姆定律有：E， UIR ，IRr解得：U0.45V；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：rQ6.075J 。答： (1)该太阳能电池板的内阻20；(2)电阻器两端的电压 U 0.45V；(3)通电10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q 6.075J 。6 如图所示，导体杆 ab 的质
8、量为 0.02kg，电阻为 2 ，放置在与水平面成 30o 角的光滑倾斜金属导轨上，导轨间距为 0.5m 且电阻不计，系统处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.2T，电源内阻为1，通电后杆能静止于导轨上，g 取 10m/s 2。求：（ 1）电源电动势 E；（ 2）若突然将磁场反向，求反向后瞬间导体杆的加速度。（不计磁场反向引起的电磁感应效应）【答案】 (1) E3V(2) a10m/s2【解析】【详解】（1）开关闭合，通电导体棒受重力、安培力、支持力而处于静止状态，受力示意图如下：沿斜面方向受力平衡：BILmg sin 30 o根据欧姆定律：EIRr联立、解得：E3V（2）磁场反
9、向后，导体棒将沿导轨向下加速运动，受力示意图如下由牛顿第二定律：BILmg sin 30oma 解得：a10m/s2 （沿导轨平面向下）7 如图所示，电阻R1 2，小灯泡L 上标有 “ 3V 1.5 W，电”源内阻r 1，滑动变阻器的最大阻值为 R0（大小未知），当触头P 滑动到最上端a 时安培表的读数为l A，小灯泡 L 恰好正常发光，求：(1)滑动变阻器的最大阻值R0；(2)当触头 P 滑动到最下端b 时，求电源的总功率及输出功率【答案】 （1） 6（ 2） 12 W ； 8 W【解析】【分析】【详解】（1）当触头 P 滑动到最上端 a 时，流过小灯泡L 的电流为： I LPL0.5AU
10、L流过滑动变阻器的电者呐：I 0I A I L0.5 A故： R0U L6I 0（2）电源电动势为： EU LI A (R1r ) 6V当触头 P ，滑动到最下端b 时，滑动交阻器和小灯泡均被短路电路中总电流为：IE2AR1r故电源的总功率为：P总EI12W输出功率为： P出EII 2 r8W8 如图所示，电源的电动势E=110V，电阻 R1=21 ，电动机绕组的电阻R0=0.5 ，电键 S1始终闭合当电键S2 断开时，电阻R1 的电功率是525W；当电键S2 闭合时，电阻R1 的电功率是 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
11、】 （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 2P2解得，R1U=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9 如图所示，电源的电动势E=80V，内电阻 r4， R12 ， R2 为电阻箱。求：（1）当电阻箱R2 阻值为多大时，电阻R1 消耗的功率最大？（2）当
12、电阻箱R2 阻值为多大时，电阻箱R2 消耗的功率最大？（3）当电阻箱R2 阻值为 14时，电源输出功率为多少？此时电源效率为多少？【答案】（ 1） 0（ 2） 6（ 3） 256W ； 80%【解析】【详解】（1）由PI 2 R可知 I 最大时 R1 功率最大，又由IER1 R2r可知：当 R2=0 时 R1消耗功率最大。（2）设 R2消耗的电功率为1P ，则E2E2P1R2r +R1 +R2R12+rR1 +rR+2R由数学知识可知，分母最小时分数值越大，因R12+r2 R1 +r12R+RR1 +r2取“ =”，此时 R2 消耗的电功率最大，则R2 R1 r 6 ；当且仅当 RR（3）设电
13、源的输出功率为P出 ，则：P出I 2 ( R1R2） 256W电源的效率为R100%80%Rr10 一电源的电动势为6V、外接电阻R13.0 时，路端电压为4.5V求：（ 1）该电源的内阻多大？（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是多大？【答案】（ 1）该电源的内阻为1.0 ；（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是2.0A。【解析】【分析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得：EU R1r R1代入数据得r 1.0 ；（2）根据并联电路规律可得：R 1R 263；R 并 2.0R 1 R 263根据闭合电路欧姆定律有：I E = 6
14、=2.0A R并 r 2 111 用电流传感器和电压传感器等可测干电池的电动势和内电阻改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成UI 图线，由图线得出电动势和内电阻(1)记录数据后，打开“坐标绘图 ”界面，设x 轴为 “I”， y 轴为 “U”，点击直接拟合，就可以画出U I 图象，得实验结果如图甲所示根据图线显示，拟合直线方程为：_，测得干电池的电动势为_V，干电池的内电阻为_.(2)现有一小灯泡，其U I 特性曲线如图乙所示，若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在方格图中)【答案
15、】 (1)y 2x 1.5 1.5 2 (2)0.27W【解析】(1)设直线方程为yax b，把坐标 (0,1.5)和 (0.75,0)代入方程解得：a 2， b 1.5，得出直线方程为： y 2x 1.5；由闭合电路的欧姆定律得：E IR Ir U Ir，对比图象可得： E 1.5V， r2.(2)作出 U E Ir 图线，可得小灯泡工作电流为 0.30A，工作电压为 0.90V，因此小灯泡的实际功率为： P UI 0.30 0.90W0.27W.12 如图所示，电源电动势有E=12V，内阻 r =0.5 ，“10V、 20W”的灯泡 L 与直流电动机M并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已
16、知电动机线圈的电阻为RM =1，求：（ 1）流过内阻的电流为多少？（ 2）电动机的输出功率为多少？（3）电源的效率为多少？【答案】（ 1） 4A （ 2） 16W （ 3）83%【解析】【详解】(1)设流过灯泡的电流为IL，则P20I LA 2AU10内阻 r 的电压Ur=E-UL=12V-10V=2V流过内阻的电流为IU r2 A 4Ar0.5(2)设流过电动机的电流为IM ，IM=I IL=4A-2A=2 A电动机的输入功率为PM 总 =IM U=2 10=20W电动机线圈的热功率为PQ=I2MRM =22 1=4W电动机输出功率为：PM 出=PM 总 -PQ=20W-4W=16W(3)电源的总功率为P 总 =IE=412W=48W电源的效率为UI100%10100%83%EI12【点睛】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律
