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1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧分析及练习题( 含答案 ) 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，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（） 4.2
2、m / s2【解析】【分析】【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
3、 ： FF安ma ，得 ab 杆的加速度FF安10.16 m / s24.2m / s2am0.22 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势 E=24 V，内电阻r=1 ，电阻 R=15 。闭合开关 S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v0=4 m/s 竖直向上射入两板间，小球恰能到达A 板。若小球带电荷量为-2-22q=1 10 C，质量为m=2 10 kg，不考虑空气阻力，取 g=10 m/s 。求：（1） A、B 两板间的电压U；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值RP；（ 3）电源的输出功率 P。【答案】（ 1） 8V；（
4、2） 8；（ 3） 23W【解析】【详解】（1）对小球从 B 到 A 的过程，由动能定理：qU mgd 01 mv22解得： U=8V（2）由欧姆定律有：IU电流为： IRP解得： RP8EURr（3）根据电功率公式有：PI 2 RRp解得： P23W3 某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过调控电键S 和调节电阻箱R2 ，可使欧姆表具有“ 1 ”和“ 10 ”两种倍率。已知：电源电动势 E 1.5V ，内阻 r 0.5；毫安表满偏电流 I g 5mA ，内阻 Rg 20，回答以下问题：图的电路中：A 插孔应该接 _表笔（选填红、黑）；R1 应该选用阻值为_ 的电阻（小数点后保留一位小数）
5、；经检查，各器材均连接无误，则：当电键S 断开时，欧姆表对应的倍率为_（选填“1 ”、“10 ”）；为了测量电阻时便于读出待测电阻的阻值，需将毫安表不同刻度标出欧姆表的刻度值，其中，中央刻度I g处应标的数值是_；2该小组选择 S 闭合的档位，欧姆调零操作无误，测量电阻Rx 时，毫安表指针处于图位置，由此可知被测电阻Rx_ 。【答案】黑 2.210 30 45【解析】【详解】1 欧姆档内部电源的正极接黑表笔；2 根据欧姆档倍率关系，可知闭合开关可以将电流表量程变为原来的10 倍，根据分流特点：5mAR1105mA5mARg解得： R12.2；3 当电键 S 断开时，电流表的量程较小，在相同的电
6、压下，根据闭合欧姆定律：IER总可知电流越小，能够接入的电阻越大，所以当电键S 断开时，对应10 档；4 假设欧姆档内部电阻为R内 ，根据闭合欧姆定律：I gER内I gE2 R +R内 0则 I g处对应的阻值：R0内30；2R5根据闭合电路欧姆定律：I gER内2IgE5R内 +Rx解得： Rx45。4 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R1 、 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）
7、 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R1、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即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R1、 R2 放电， R1、 R2 相当并联后与 R3 串联再求解通过 R2 的电量（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 IrAR34 1（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
8、路是R1 、 R2 相当并联后与R3 串联由于各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q4.810 5 C25 如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离 d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为-8m=710 kg，带电量C 的油滴，当把可变电阻器R3 的阻值调到 35接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数I=1.5A，安培表为理想电表，取g 10m/s2，试求：（ 1）两金属板间的电场强度；（ 2）电源的内阻和电阻 R1 的阻值；（ 3） B 点的电势 【答案】（ 1） 1400N/C （2）（ 3） 27V【解析】【详解
9、】（ 1）由油滴受力平衡有， mg=qE，得到代入计算得出： E=1400N/C（ 2）电容器的电压 U3=Ed=21V流过的电流B 点与零电势点间的电势差根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻（3）由于 U1=B-0，B 点的电势大于零，则电路中B 点的电势B=27V.6 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
10、，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：IEIR ， URr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 。7 如图所示，导体杆ab 的质量为0.022，放置在与水平面成30o 角的光滑kg，电阻为倾斜金属导轨上，导轨间距为0.5m且电阻不计，系统处于垂直
11、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：IERr联立、解得：E3V（2）磁场反向后，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
12、面向下）8 电路如图所示,电源电动势 E28V ,内阻 r =2 ,电阻R1 12 , R2R4 4, R38 , C 为平行板电容器 ,其电容 C=3.0PF,虚线到两极板间距离相等 ,极板长 L=0.20m,两极板的间距 d 1.0 10 2 m1）若开关 S 处于断开状态,（则当其闭合后求流过 R4 的总电荷量为多少 ?（2）若开关 S 断开时 ,有一带电微粒沿虚线方向以v02.0m / s 的初速度射入 C 的电场中 ,刚好沿虚线匀速运动,问 :当开关 S 闭合后 ,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C 的电场中 ,能否从 C 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】
13、（ 1）6.0122.10 C ；（ ）不能从 C 的电场中射出【解析】【详解】（1）开关 S 断开时 ,电阻 R3 两端的电压为U 3R3E16VR2R3r开关 S 闭合后 ,外电阻为RR1R2R36R1R2R3路端电压为RE21V.UrR此时电阻 R3 两端电压为U 3R3U14VR2R3则流过 R4 的总电荷量为Q CU 3 CU 36.010 12 C（2）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 S 断开时有qU 3mgd当开关 S 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则mgqUd3 ma设带电微粒能从C 的电场中射出 ,则水平方向运动时间为:Ltv0竖直方向的位移为:y 1 at 2
14、2由以上各式求得13dy6.2510m故带电微粒不能从C 的电场中射出 .9 如图所示，图线AB 是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，OM 是某定值电阻 R 的伏安特性曲线，由图求：（ 1） R 的阻值；（ 2）处于直线 OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率；（ 3）电源的最大输出功率。【答案】 （1）（ 2） 8W （ 3） 9W【解析】【分析】（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据P=UI 求出电源的输出功率（ 3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大【详解】（1） OM 是电阻的伏安特性曲线，电阻：（ 2）交点 C
15、 处电源的输出功率为：（ 3）电源的最大输出功率 Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的答：（ 1）R 的阻值为2（2）处于直线OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率为8W（ 3）电源的最大输出功率为 9W 【点睛】对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义10 如图所示，已知路端电压 U18 V，电容器 C1 6 F、C2 3 F，电阻 R1 6 、 R2 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 10C【解
16、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， R12112两端的电压为2和 R串联， C 两端的电压等于R 两端电压， CR 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， UAC1 18 V，电容器C 带电荷量为11 AC 6 4Q C U 6 10 18 C 1.08 10C.当 S 闭合时，电路R121两端的电压即电阻1、 R 导通，电容器 CR两端的电压，由串联电路的电压分配关系得AC6 18 V 12VU U63此时电容器C1 的带电荷量为 6 5
17、Q C1UAC 6 10 12 C 7.2 10C电容器 C1 带电荷量的变化量为Q Q Q153.6 10C负号表示减少，即5C1 的带电荷量减少了 3.6 10C.11 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IErR1
18、R2可知：当 R2=0 时 R1 消耗功率最大。（2）设 R2 消耗的电功率为P1，则2E2P1Er +R1R2R12+R2+rR+2 R1 +rR由数学知识可知，分母最小时分数值越大，因2R1 +rR+2 R1 +r12R2当且仅当 RR1 +r取“ =”，此时R2 消耗的电功率最大，则R2R1r6；R（3）设电源的输出功率为P出 ，则：P出I 2 ( R1R2） 256W电源的效率为R100%80%Rr12 如图所示，电源电动势E=8V，内阻为r=05， “ 3V， 3W”的灯泡 L 与电动机M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1 5求：（ 1）通
19、过电动机的电流；（ 2）电源的输出功率；（ 3）电动机的输出功率【答案】（ 1） 1A；（ 2） 7 5W；（ 3） 3W【解析】试题分析：（1）灯泡L 正常发光，通过灯泡的电流，I LPL1AU L电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IM=IL=1（ A）；（ 2）路端电压： U=E-Ir=7 5（ V），电源的输出功率： P=UI=7 5（ W）；（ 3）电动机两端的电压 UM =U-UL=4 5（ V）；电动机的输出功率P 输出 =UM M M2I -IR=3W考点：电功率；闭合电路欧姆定律【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件