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1、高考物理闭合电路的欧姆定律试题类型及其解题技巧及解析一、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）2 如图所示， R1324d 的平行板电容器 C 的正中间有 R2R 2R ，电键 S 闭合时，间距为一质量为 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)
2、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。2mgdgd【答案】 (1) E(2) v0q3【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)UC U4 1 E2对带电小球有：qU CqEmg2dd2mgd得： Eq(2)电键 S 断开后， R1、 R4 串联，则E2mgdU C33q小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得解得： v0mg dq U C1 mv2222gd33 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
3、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
4、容器不漏电，此时电容器没有被击穿）EBLB4L4sm2 gR02（ 3）匀加速直线运动mgsCB2 L2【答案】（ 1）r （ 2）m cB2 L2mgmgR0 B2 L2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 BIL=mgIERr得 REBLrmgB2 L2v（2）由 mgR0得 vmgR0B2 L2由动量定理，得 mgt BILt mv其中 qBLsItR0得 tB4 L4 s m2 gR02mgR0 B2 L2（3） K 接qC UCBL vv3 后的充电电流 ItCBLCBLatttmg-BIL=ma得amgmCB 2 L2 =常数所以 ab 棒的运动性质是“匀加
5、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 ：mgsCB2 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4 如图所示，电源的电动势E 110V ，电阻 R1 21，电动机绕组的电阻 R 0.5，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） 1；（ 2） 86.9%。【
6、解析】【详解】（1） S2 断开时 R1 消耗的功率为P1525 W ，则E2P1R1R1 r代入数据得 r =1（2） S2 闭合时 R1 两端的电压为U，消耗的功率为P2 336 W ，则P2U 2R1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 I 1，流过电动机的电流为I2，则I1U4 AR1又I 1I 2I解得 I2 =22A则电动机的输入功率为PMUI 2代入数据解得 PM1848 W电动机内阻消耗的功率为PRI 22R代入数据解得 PR242 W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
7、%PM5 如图所示， E=l0V， r=1，R1=R3=5， R2=4， C=100 F ，当断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态；求：(1) S 闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2) S 闭合后流过 R3 的总电荷量【答案】 (1) g，方向竖直向上 4(2)4 10C【解析】【详解】（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qEmg 且 qE 竖直向上S 闭合后， qEmg 的平衡关系被打破S 断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有U CR2E 4V ，R1 rR2qU CmgdS 闭合后，R2U CE8VR2r设带电粒子加速度为a，则qU C mgma ，
8、d解得 a g，方向竖直向上（2） S 闭合后，流过R3 的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以4Q C（ UC UC） 4 10 C6 如图所示，在A 、 B两点间接一电动势为 4V ，内电阻为 1 的直流电源，电阻R 、 R2 、 R3 的阻值均为4 ，电容器的电容为 30 F ，电流表内阻不计，当电键S 闭合1时，求：（ 1）电流表的读数（ 2 ）电容器所带的电量（ 3）断开电键 S 后，通过 R2 的电量【答案】（ 1） 0.8A ；（ 2） 9.6 10 5 C ；（ 3）4.810 5C【解析】试题分析：当电键 S 闭合时，电阻R 、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流
9、，即1电流表的读数电容器的电压等于R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键 S 后，电容器通过R 、R2 放电， R 、 R2 相当并联后与 R3 串联再求解通过 R2 的电11量（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得：E40.8A电流表的读数 Ir 4AR31（2）电容器所带的电量QCU 3CIR33010 60.8 4C 9.6 10 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R 、 R2 相当并联后与R3 串联由于1各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q4.810 5 C27 如图所示，为某直流电机工作电路图 (a)及电源的
10、 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【答案】（ 1） 3V； 0.5 （ 2） 3W 【解析】【详解】( 1) 由图 b 可知图象 (b) 。直流电机的线圈电阻I=2A，求：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出8 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。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
11、.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阻消耗电能，其阻值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 W9 如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框
12、abcd， 已知 ab 边长 l1=1.0m、 bc 边长l2=0.5m ，电阻 r=0.1。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度 B 在 0.2s 内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下保持静止状态。求：（ 1）感应电动势的大小；（ 2）线框中产生的焦耳热；（ 3）线框受到的摩擦力的表达式。【答案】（ 1） 0.25V；（ 2） 0.125J；（ 3） 1.25 t 0.1 N 【解析】【分析】本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用【详解】（ 1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势
13、，根据法拉第电磁感应定律知B SB bc 1 abE n=2tttB 等于乙图象中B-t 图线的斜率1T/s，联立求得感应电动势E0.25Vt（2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这0.2s 内产生的感应电流EI2.5Ar再根据焦耳定律有Q =I 2 rt0.125J（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有fF安 =BIL(0.1t) 2.5 0.5N1.25(t0.1)N10 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5 R0，电阻，电动机的电阻=1.0R =1.5 电动机正常工作时，电压表的示数U =3.0V，求：11（
14、 1）电源释放的电功率；（ 2）电动机消耗的电功率将电能转化为机械能的功率；【答案】 （1） 20W （ 2） 12W 8W【解析】【分析】（1）通过电阻两端的电压求出电路中的电流I，电源的总功率为P=EI，即可求得；（2）由 U 内 =Ir 可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为1内，电动机消耗U=E-U -U的功率为 P 电 =UI；电动机将电能转化为机械能的功率为P 机 =P 电 -I20R 【详解】（1）电动机正常工作时，总电流为：U 1I=R3.0I=A=2 A，1.5电源释放的电功率为：P=EI =102 W=20 W；（2）电动机两端的电压为： U= E Ir U1则 U =
15、（10 2 0.5 3.0）V=6 V；电动机消耗的电功率为：P 电 =UI=62 W=12 W；电动机消耗的热功率为：P 热 =I2 0 2 1.0 W=4 W；R =2电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为：P 机 =P 电 P 热P 机 =（ 124） W=8 W；【点睛】对于电动机电路，关键要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路对于电动机的输出功率，往往要根据能量守恒求解11 如图所示，四个电阻阻值均为RS闭合时，有一质量为mq的小球，电键，带电量为静止于水平放置的平行板电容器的中点现打开电键S，这个带电小球
16、便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为 d，不计电源内阻，求：（1）电源电动势E 多大？（2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？【答案】（ 1）、 E3mgd ；（ 2） q7 q2q6【解析】【分析】【详解】(1)当 S 闭合时，设电容器电压为U，则有：UE2RE1.5R3对带电小球受力分析得：qUmgd联立解得：3mgdE2 q(2)断开 S，设电容器电压为U，则有：UE R1 E ,2R2UU，则电容器间场强减小，带电小球将向下运动对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：qU mg dq U022联立解得：q7 q612 如图所示的电路中，电源电动势为E 6V ，内电阻为 r2 ，外电路电阻为R 10 ，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】E6（1）根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R 的电流强度为：IA0.5 ARr102（ 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=2.5W