高考物理闭合电路的欧姆定律专项训练及答案.docx

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1、高考物理闭合电路的欧姆定律专项训练及答案一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1．如图所示，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

2、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）EBL442222r（2）BLsmgR0（3）匀加速直线运动mgsCBL【答案】（1）mgmgR0B2L2mcB2L2【解析】【详解】（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止，由BIL=mgIERr得REBLrmgB2L2v（2）由mgR0得mgR0vB2L

3、2由动量定理，得mgtBILtBLsmv其中qItR0B4L4sm2gR02得mgR0B2L2tqCUCBLvCBLv（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Emgs(1mv221mv2)22解得：mgsCB2L2E2L2mcB【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．2．如图所示，电源的电动势E110V，电阻R121

4、，电动机绕组的电阻R0.5，开关S1始终闭合．当开关S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当开关S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求：（1）电源的内电阻r；（2）开关S2闭合时电动机的效率。【答案】（1）1Ω；（2）86.9%。【解析】【详解】（1）S2断开时R1消耗的功率为P1525W，则E2R1P1rR1代入数据得r=1Ω（2）S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2336W，则U2P2R1解得U=84V由闭合电路欧姆定律得EUIr代入数据得I=26A设流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，则I1U4

5、AR1又I1I2I解得I2=22A则电动机的输入功率为PMUI2代入数据解得PM1848W电动机内阻消耗的功率为PRI22R代入数据解得PR242W则电动机的输出功率PPMPR1606W所以开关S2闭合时电动机的效率P100%86.9%PM3．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E6V，电源内阻r1，电阻R3，重物质量m0.10kg，当将重物固定时，理想电压表的示数为5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V，(不计摩擦，g取10m/s2).求：123串联入电路的电动机

6、内阻为多大？重物匀速上升时的速度大小．匀速提升重物3m需要消耗电源多少能量？【答案】（1）2；（2）1.5m/s（3）6J【解析】【分析】根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压.电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和，根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小，根据WEIt求解匀速提升重物3m需要消耗电源的能量．【详解】1由题，电源电动势E6V，电源内阻r1，当将重物固定时，电压表的示数为5V，则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为IEU65r1A1电动机的电阻RMUIR5132I12当重

7、物匀速上升时，电压表的示数为U5.5VEU'，电路中电流为I'0.5Ar电动机两端的电压为UMEI'Rr60.531V4V故电动机的输入功率PUMI'40.52W根据能量转化和守恒定律得UMI'mgvI'2R代入解得，v1.5m/s3匀速提升重物3m所需要的时间th32s，v1.5则消耗的电能WEI't60.526J【点睛】本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用.对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立．4．如图所示，电路中电阻R10，电源的内电阻r2

8、，灯泡L上标有“3V0.25A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