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1、高中物理试题真题分类汇编闭合电路的欧姆定律一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 爱护环境，人人有责；改善环境，从我做起；文明乘车，低碳出行。随着冬季气候的变化， 12 月 6 号起，阳泉开始实行机动车单双号限行。我市的公交和出租车，已基本实现全电动覆盖。既节约了能源，又保护了环境。电机驱动的原理，可以定性简化成如图所示的电路。在水平地面上有B5 T 的垂直于平面向里的磁场，电阻为1 的导体棒ab 垂直放在宽度为 0.2m 的导体框上。电源E 是用很多工作电压为4V 的 18650 锂电池串联而成的，不计电源内阻及导体框电阻。接通电源后ab 恰可做匀速直线运动，若ab 需要克服400N的阻力
2、做匀速运动，问：（ 1）按如图所示电路， ab 会向左还是向右匀速运动？（ 2）电源 E 相当于要用多少节锂电池串联？【答案】（ 1）向右；（ 2） 100 节【解析】【分析】【详解】(1)电流方向由 a 到 b，由左手定则可知导体棒 ab 受到向右的安培力，所以其向右匀速运动。(2)ab 做匀速运动，安培力与阻力相等，即BILF阻400N解得I400 A则UIR400V电源 E 相当于要用锂电池串联节数U400n100节E42 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
3、 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%。【解析】【详解】（1） S2 断开时 R1消耗的功率为P1 525 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 1I2，流过电动机的电流为，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
4、 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%PM3 如图所示，电路中接一电动势为 4V、内阻为 2 的直流电源，电阻 R1、 R2 、R3、 R4 的阻值均为 4，电容器的电容为 30F，电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：（1）电流表的读数（2）电容器所带的电荷量（3）如果断开电源，通过R2 的电荷量-5Q-5=2.410 C【答案】（ 1） 0.4A（ 2） 4.8 10C （ 3）2【解析】【分析】【详解】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
5、 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E0.4 A电流表的读数 IrR3（2）电容器所带的电量QCU 3 CIR3 4.810 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是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 Q1Q 2.4 10 5 C24 如图所示，电路由一个电动势为E、内电阻为r 的电源和一个滑动变阻器R组成。请推
6、导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。2【答案】E4r【解析】【分析】【详解】由闭合电路欧姆定律IERr电源的输出功率PI 2 R得E 2RP( Rr ) 2有E 2RP( Rr )24Rr当 R=r 时， P 有最大值，最大值为PmE 2.4r5 如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的 U-I 图象 (b) 。直流电机的线圈电阻R=0.25 ，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I=2A，求：（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E3V ，rv；0.
7、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6 电路如图所示,电源电动势 E28V ,内阻 r =2 ,电阻R1 12,R2R4 4,R3 8, C为平行板电容器,其电容虚线到两极板间距C=3.0PF,离相等 ,极板长 L=0.20m ,两极板的间距 d1.0 10 2 m（1）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v0 2.0m / 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 ,
8、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】（ 1） 6.010 12 C ；（ 2）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UR21V .REr此时电阻 R3 两端电压为U 3R2R3U14VR3则流过 R4 的总电荷量为Q CU 3CU 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
9、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 22由以上各式求得13dy6.2510m故带电微粒不能从C 的电场中射出 .7 如图所示的电路中，当开关 K 断开时， V、 A 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代入数据得：E2.1 0.5r ， E20.6r解得： E=2.6V， r=18 如图所示 ,电源电动势 E=10
10、V,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 3129 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表，当电阻箱读数为R1 2时，电压表读数为U1 4V；当电阻箱读数为R2 5时，电压表读数为U2
11、 5V求：电源的电动势 E和内阻r【答案】 6V；1【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为R12 时 E U 1U 1 rR1当电阻箱读数为R5时，E U2U 2 r2R2联立上两式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V10 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.1T ，金属棒 AD 长 0.4m ，与框架宽度相同，电阻 r=1.3，框架电阻不计，电阻R12速度匀速向右运=2， R =3 当金属棒以 5m/s动时，求：（ 1）流过金属棒的感应电流为多大？（ 2）若图中电容器 C 为 0.3F，则电容器中储存多少电荷量？-8【答案】（ 1）
12、0.08A （ 2）2.88 10C【详解】（1）棒产生的电动势：EBlv0.2V外电阻为：R1R2R1.2R1R2通过棒的感应电流：E0.2I0.08AR r1.2 1.3（2）电容器两板间的电压：UIR0.096V电容器带电量：QCU0.3 10 60.0962.8810 8 C.11 如图所示，电源电动势E=50V，内阻 r=1 ， R1=3， R2=6间距 d=0.2m 的两平行金属板M、 N水平放置，闭合开关S，板间电场视为匀强电场板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB，有一个穿过细杆的带电小球p，质量为m=0.01kg、带电量大小为q=1 10-3C（可视为点电荷，不影响电场的
13、分布）现调节滑动变阻器在 A 处；然后再闭合K，待电场重新稳定后释放小球p取重力加速度R，使小球恰能静止 g=10m/s2 求：（ 1）小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压；（ 2）小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值；（ 3）小球 p 到达杆的中点 O 时的速度【答案】 (1 )U=20V (2)Rx=8 (3)v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】(1)小球带负电 ；恰能静止应满足 ： mgEqU qdmgd0.01100.2Uq110 3V20V(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，由电路电压关系:EURxR2rR2代入数据求得Rx=8(3)闭合电键 K 后，设电场
14、稳定时的电压为U，由电路电压关系:E U Rx R12 r R12代入数据求得U= 100V11由动能定理 : mg d1U q1mv2222代入数据求得v=1.05m/s【点睛】本题为电路与电场结合的题目，要求学生能正确掌握电容器的规律及电路的相关知识，能明确极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压12 在如图所示的电路中， R13， R2 6，R3 1.5 ， C 20F，当开关 S 断开时，电源的总功率为 2W；当开关 S 闭合时，电源的总功率为 4W，求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合 S 时，电源的输出功率；(3)S 断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？【答案】 (1)
15、 4V , 0.5（ 2） 3.5W（ 3） 610-5 C ,0【解析】【分析】断开 S， R2 、 R3 串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S 闭合， R1、 R2并联再与 R3 串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求解；闭合 S 时电源的输出功率为P=EI-I2r；S 断开时， C两端电压等于电阻R2 两端电压，求解出电压后根据 Q=CU 列式求解 【详解】（1） S 断开， R2、 R3 串联根据闭合电路欧姆定律可得：IERrE22W总功率为： P IEr7.5S 闭合， R1、 R2 并联再与 R3 串联，总外电阻 RR1R2R33.5R1R2根据闭合电路欧姆定律可得：EEIRr3.5r所以总功率为： PE 2EIr3.5联立解得： E=4V， r=0.5 （2）闭合 S，总外电阻 R =3.5干路电流为 IE1ARr2输出功率P 出 =EI-Ir=4 1-1 0.5=3.5W（3） S 断开时， C 两端电压等于电阻R2 两端电压： U 2I 2 R2ER247.56V 3Vr7.5 0.5-6-5可得电量为： Q=CU2=20 10 3=6 10C【点睛】本题首先要理清电路结构，然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析