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1、物理闭合电路的欧姆定律专项及解析一、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，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，2【解析】【详解】当开关接a 时，电路中的电流为P2.51I1= U1 =5 A=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P24I2 =U 2 = 4 A=1A.由闭合电路欧姆定律得E=U2 I2r联立解得E=6Vr=2.2 小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽
2、车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为 12.5V，电源与电流表的内阻之和为0.05 。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A。求：（ 1）电动机未启动时车灯的功率。（ 2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）【答案】（ 1） 120W ；（ 2） 67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时UEIr12VPUI120W（2）电动机启动瞬间车灯两端电压U EI r9 V车灯的电阻U R1.2IU 2P67.5WR电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效
3、总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。3 手电筒里的两节干电池（串联）用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势 E1=1.5V，内阻 r1 =0.3 ；一节旧电池的电动势E2=1.2V，内阻 r2=4.3 。手电筒使用的小灯泡的电阻 R=4.4 。求：(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2 上的电压；(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。【答案】 (1)2.64V；
4、(2)1.29V； (3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势2E（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时，电流I = 2E10.6AR 2r1灯泡两端的电压UIR2.64V(2)一新、一旧电池串联时，电流I = E1E20.3ARr1 r2灯泡两端的电压UI R1.32V旧电池的内阻r 2 上的电压U rI r21.29V(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压U大于其电动势E（或其消耗的电压大于其提供的r2电压），灯泡的电压变小。4 如图所示，质量m=1 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37L=1 m的、宽度光滑绝
5、缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内 )。右侧回路中，电源的电动势E=8 V，内阻 r=1 。电动机 M 的额定功率为 8 W，额定电压为4 V，线圈内阻 R 为 0.2 ，此时电动机正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流IM 以及电动机的输出的功率P 出 ；(2)通过电源的电流I 总以及导体棒的电流I ；(3)磁感应强度B 的大小。【答案】 ( 1) 7.2W； ( 2) 4A； 2A； ( 3) 3T。【解析】【详解】(1) 电动机的正常工作时，有PUI M所以PI
6、 M2AU故电动机的输出功率为P出 P I M2 R 7.2W(2) 对闭合电路有UEI 总 r所以EUI总4A ；r故流过导体棒的电流为II 总I M2A(3) 因导体棒受力平衡，则F安mg sin376N由F安BIL可得磁感应强度为F安B3TIL5 在图中 R1 14，R2 9当开关处于位置 1 时，电流表读数 I1 0.2A；当开关处于位置 2 时，电流表读数 I2 0.3A求电源的电动势 E 和内电阻 r【答案】 3V，1【解析】【详解】当开关处于位置1 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1（ R1+r）当开关处于位置2 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I2（ R2+r）代入解得： r
7、=1， E=3V答：电源的电动势E=3V，内电阻r=16 如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，管道高度为h ，上、下两面是绝缘板，前后两侧M 、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B 、方向沿z 轴正方向。管道内始终充满导电液体，M 、N两导体板间液体的电阻为r，开关S 闭合前后，液体均以恒定速率v0 沿 x 轴正方向流动。忽略液体流动时与管道间的流动阻力。（ 1）开关 S 断开时，求 M 、 N 两导板间电压 U 0 ，并比较 M 、N 导体板的电势高低；（ 2）开关 S 闭合后，求：a.
8、 通过电阻 R 的电流 I 及 M 、 N 两导体板间电压U ；b. 左右管道口之间的压强差 Vp 。【答案】（ 1） U0=Bdv0， MN （ 2） a UBdRv0B2 dv0； b VpR rh( R r )【解析】【详解】（1）该发电装置原理图等效为如图，管道中液体的流动等效为宽度为d 的导体棒切割磁感线，产生的电动势E=Bdv0则开关断开时U0=Bdv0由右手定则可知等效电源MN内部的电流为N 到M，则M 点为等效正极，有MN ；（2） a由闭合电路欧姆定律U 0Bdv0IrR rR外电路两端的电压：U IRU 0 RBdRv0R rR rb设开关闭合后，管道两端压强差分别为V p
9、 ，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后管道内液体受到安培力为F 安 ，则有VphdF安F安 =BId联立可得管道两端压强差的变化为：2V pB dv07 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 20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
10、】(1)根据欧姆定律有：Er ，I s解得：r20；(2)闭合电路欧姆定律有：IE， UIR ，Rr解得：U0.45V ；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：Q6.075J 。答： (1)该太阳能电池板的内阻r20；(2)电阻器两端的电压U0.45V ；(3)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q6.075J 。8 如图所示的电路中，当开关K断开时，VA的示数分别为2.1V和0.5A，闭合K后它们、的示数变为2V 和 0.6A，求电源的电动势和内电阻？（两表均为理想表）【答案】 2.6V，1【解析】【分析】【详解】解：根据欧姆定律得：EU 1I1 r ，EU 2I 2 r代
11、入数据得：E2.1 0.5r ， E解得： E=2.6V， r=120.6r9 如图所示 ,电源电动势 E=10V,内阻 r=1,定值电阻 R1=3。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)12【解析】【详解】（1）电键断开时，电阻R1 消耗的功率为：P1P - P2 3W出根据PI 2 R11解得I1A（2）由闭合电路的欧姆定律EIR1R并R并R2 R3R2R3解得R 31210 如图所示，已知路端电压U
12、18 V，电容器C12F，电阻12 6F、C 3R 6、 R 3当.开关 S 断开时， A、B 两点间的电压UAB 等于多少？当S 闭合时，电容器C1 的电荷量改变了多少？【答案】 18 V；减少了 53.6 10 C【解析】【详解】在电路中电容器C1、 C2 相当于断路 .当 S 断开时，电路中无电流，B、 C等势， A、 D 等势，因此 UAB U18 V.当 S 闭合时， R121122和 R串联， C 两端的电压等于R 两端电压， C两端的电压为 R 两端电压， C1 电荷量变化的计算首先从电压变化入手.当 S 断开时， UAC 18 V，电容器 C1 带电荷量为 6 4Q1 C1 U
13、AC 6 10 18 C 1.08 10C.当 S 闭合时，电路R1、 R2 导通，电容器 C1 两端的电压即电阻R1 两端的电压，由串联电路的电压分配关系得6 18 V 12VUAC U63此时电容器 C1 的带电荷量为 6 5Q C1UAC 6 10 12 C 7.2 10C电容器 C1 带电荷量的变化量为5Q Q Q1 3.6 10C负号表示减少，即C1 的带电荷量减少了53.6 10C.11 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 U I 图线，由图线得出电动势和内电阻(1)记
14、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】 (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
15、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际功率为： P UI 0.30 0.90W0.27W.0.30A，工作电压为0.90V，因此小灯泡的实12 如图所示的电路中，电源电动势为E6V ，内电阻为r2，外电路电阻为R10，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E6R 的电流强度为： IA 0.5 AR r10 2（ 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