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1、高考物理专题汇编物理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 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻 r=0.5 ，电阻阻 R0=1.0 。电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：(1)电源的路端电压；(2)电动机输出的机械功率。【答案】 (1)9V； (2)8W【解析】【分析】【详解】(1)流过电源的电流为I，则IR1U 1路端电压为U，由闭合电路欧姆定律UEIr解得( 一) 及解析R1=1.5 ，电动机的线圈电U9V(2)电动机两端的电压为U MEI (R1r )电动机消耗的机械功率为PU M II 2 R0解得P8W2 如图所示的电路中，当开关S接a点时
2、，标有“5V 2.5W”S，的小灯泡正常发光，当开关接 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=2.3 电源的电动势为4.8V、外电阻为4.0 时，路端电压为4.0V。如果在外电路并联一个6.0 的电阻，路端电压是多大？【答案】 3.6V【解析】【详解】由题意可知当外电阻为4.0 时，根据欧姆定律可知
3、电流U 外4 A 1.0AIR4由闭合电路欧姆定律EI (Rr )代入数据解得r=0.8 当外电路并联一个6.0 的电阻时46R并2.446电路中的总电流E4.8IA=1.5AR并 r2.4 0.8所以路端电压UI R并1.52.4V3.6V4 如图所示，电流表A 视为理想电表，已知定值电阻R0=4，滑动变阻器R 阻值范围为010 ，电源的电动势E=6V闭合开关S，当 R=3时，电流表的读数I=0.5A。（1）求电源的内阻。（2）当滑动变阻器R 为多大时，电源的总功率最大?最大值 Pm 是多少 ?【答案】（ 1） 5；（ 2）当滑动变阻器R 为 0 时，电源的总功率最大，最大值Pm 是 4W。
4、【解析】【分析】【详解】（ 1）电源的电动势 E=6V闭合开关 S，当 R=3 时，电流表的读数 I=0.5A，根据闭合电路欧姆定律可知：EIR0Rr得： r=5（2）电源的总功率P=IE得：E2PR0Rr当R=0 P最大，最大值为Pm ，则有： Pm4 W，5 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r 1 ，电阻 R 3 ，重物质量 m 0.10kg ，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内阻为多大？
5、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RMUIR5 132I12 当重物匀速上升时，电压表的示数为U5.5VEU ，电路
6、中电流为 I 0.5 Ar电动机两端的电压为U MEI Rr60.53 1 V 4V故电动机的输入功率PU M I 40.5 2W根据能量转化和守恒定律得U M I mgvI 2 R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 t60.5 26J【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6 在如图所示的电路中，电源电动势E=3.0 V，内电阻 r=1.0 ；电阻 R1=10 ， R2=10 ，R3=35 ；电
7、容器的电容 C=1000F，电容器原来不带电。求接通电键S 后流过 R4 的总电荷量（保留两位有效数字）。-3【答案】 2.0 10C【解析】【详解】接通电键S 前， R2 与 R3 串联后与R1 并联，所以闭合电路的总电阻：R1( R2R3 )RrR1 R2R3由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流：I电源的两端电压：ERUE Ir则 R3 两端的电压：U 3R3UR2R3接通电键S 后通过 R4 的总电荷量就是电容器的电荷量。根据 QCU 可得：QCU 3代入数据解得：Q2.010-3 C7 如图所示电路中，电阻R1 =R2=R3=10 ，电源内阻r=5，电压表可视为理想电表。当开关 S1
8、和 S2 均闭合时，电压表的示数为 10V。求：（1）电源的电动势（2）当开关 S1 闭合而 S2 断开时，电压表的示数【答案】 (1)E=20V(2)16V【解析】【详解】(1)电阻 R2 中的电流IU 21AR2外电阻R1 R315R R2R3R1根据闭合电路欧姆定律EIRr得E=I（ R+r）代入数据解得：E=1（ 15+5） V=20V(2)当开关 S1 闭合而 S2 断开时；由闭合电路欧姆定律可知：R1R2UER1R2R解得：U16V8 如图所示，电源电动势E=30 V，内阻 r=1 ，电阻 R1=4 ， R2=10 两正对的平行金属板长 L=0.2 m ，两板间的距离8d=0.1
9、m 闭合开关 S 后，一质量 m=510 kg，电荷量62q=+4 10C 的粒子以平行于两板且大小为=5 10m/s 的初速度从两板的正中间射入，求粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小？（不考虑粒子的重力）【答案】【解析】根据闭合电路欧姆定律，有：电场强度：粒子做类似平抛运动，根据分运动公式，有：L=v0ty= at2其中：联立解得：点睛：本题是简单的力电综合问题，关键是明确电路结构和粒子的运动规律，然后根据闭合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解9 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
10、为R2 5时，电压表读数为U2 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R2 时 E U 1U 1 r1R1当电阻箱读数为R5时， EU 2U 2 r2R2联立上两式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V10 一电源的电动势为6V、外接电阻R13.0 时，路端电压为4.5V求：（ 1）该电源的内阻多大？（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是多大？【答案】（ 1）该电源的内阻为1.0 ；（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是 2.0A
11、。【解析】【分析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得：EU R1r R1代入数据得r 1.0 ；（2）根据并联电路规律可得：R 并 R 1R 2 63 2.0 ；R 1 R 263根据闭合电路欧姆定律有：IE=6=2.0AR并 r2111 如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为 500 N，电源电动势为 110 V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以 0.9 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5 A，求：(1)提升重物消耗的功率；(2)电动机线圈的电阻【答案】 (1)450 W(2)4【解析】（ 1）重物被提升的功率（ 2）此时电路中的电流为 5A 则电源的总功率所
12、以线圈电阻消耗的功率为由欧姆定律可得：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)4V, 0.5（ 2） 3.5W（ 3） 6 10-5 C ,0【解析】【分析】断开 S， R2312、 R 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， R 、 R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
13、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：IER r总功率为： PE2IE2W7.5rR1R2S 闭合， R1、 R2 并联再与R3 串联，总外电阻 R R3 3.5 R1 R2根据闭合电路欧姆定律可得：IEERr3.5r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 2ER24I 2 R26V 3V7.5r7.5 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