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1、高中物理易错题专题三物理闭合电路的欧姆定律( 含解析 )一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示， R1=R2=2.5 ，滑动变阻器R 的最大阻值为10，电压表为理想电表。闭合电键 S，移动滑动变阻器的滑片P，当滑片P 分别滑到变阻器的两端a 和b 时，电源输出功率均为4.5W 。求(1)电源电动势；(2)滑片 P 滑动到变阻器b 端时，电压表示数。【答案】 (1) E12V(2) U = 7.5V【解析】【详解】(1)当 P 滑到 a 端时，R外1R1RR24.5RR2电源输出功率：2E2P I R外1(）R外1R外1r当 P 滑到 b 端时，R外2R1R12.5电源输出功率：P
2、I2R外 2E2(）R外 2R外 2r得：r7.5E12V(2)当 P 滑到 b 端时，EI0.6AR外 2r电压表示数：UEI r7.5V2 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）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
3、阻为4.0 时，根据欧姆定律可知电流U 外4IA 1.0AR4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 如图所示电路中，电源电动势E16V，内电阻 r1.0 ，电阻 R12 15。开 9.0， R关闭合后，理想电流表A 的示数为 0.4A。求：(1)电源的路端电压；(2)电阻 R3 的阻值和它消耗的电功率。【答案】 (1)15V， (2)10 ，3.6W 。【解析】【详解】(1)对 R2 根据欧姆定律：U2I 2 R2整个回
4、路的总电流：I路端电压为：EU 2R1rUEIr代入数据得： U15V ；(2)对 R3 ：U 2R3I 3总电流：II 2I 3代入数据得：R310R3 消耗的电功率：PI2R333代入数据得：P33.6W 。5 一电瓶车的电源电动势E48V，内阻不计，其电动机线圈电阻R 3，当它以v 4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f48N。除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：(1)该电动机的输出功率；(2)电动机消耗的总功率。【答案】 (1) 192W ， (2) 384W 。【解析】【详解】(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：Ff48N电动机的输出功率为：P出Fv484W192W ；
5、(2)由能量守恒定律得：EIP出I 2 R代入数据解得：I8A所以电动机消耗的总功率为：P总EI488W384W 。6 有一个 100 匝的线圈，在0.2s 内穿过它的磁通量从0.04Wb 增加到 0.14Wb ，求线圈中的感应电动势为多大？如果线圈的电阻是10，把它跟一个电阻是990 的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？【答案】 50V， 0.05A【解析】【详解】已知 n=100 匝， t=0.2s， =0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb ，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势E n100 0.1 V=50Vt0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流E50IA=0.
6、05AR r10 9907 如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E50V，内阻r1的电源和滑动变阻器 R，导轨的宽度d 0.2m ，倾角 =37质量 m 0.11kg 的细杆 ab 垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B2.2T 的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节R 使杆 ab 静止不动 sin37 =0.6，cos37=0.8， g 取 10m/s 2，求：（1）杆 ab 受到的最小安培力 F1和最大安培力2；F（2）滑动变阻器R 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） F10.2N ， F22.2N ；（ 2） 9R 109【解析】【详解】（1）
7、由题意知：当ab 棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有F1 cos(mg cosF1 sin)mg sin代入数据解得最小安培力F10.2N 当 ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：F2 cos(mg cosF2 sin)mg sin代入数据解得最大安培力F22.2N（2）设导体棒所受安培力为F1 、 F2 时对应 R 的阻值为 R1 和 R2 ，则有F1EdBR1rF2EdBR2r代入数据解得 R1109， R29；则滑动变阻器R 有效电阻的取值范围为9R 1098 如图所示，电源电动势E=8V，内阻 r=10， R1=20 ,R2=30 ,电容器
8、两极板间距d=0.1m 。当电键闭合时，一质量-3m=210 kg 的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度g=10m/s2，求：（1）带电液滴所带电荷量的大小q 以及电性；（2）断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？【答案】（ 1） 510-4C，带正电；（ 2） 0.1s。【解析】【详解】（1）电键闭合时，两板间电压U1：U 1R2E 4VR2 rR1液滴保持静止：U 1qmgd解得： q=510-4C，带正电（2）电键断开时，两板间电压：U2=E=8V液滴向上做匀加速运动，加速度a：q U 2mgmadd 1 at 22 2解得： t=0.1s9如
9、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 40cm ，电源电动势 E24V ，内电阻 r1 ，电阻 R 15 ，闭合开关 S，待电路稳定后，一带电量q 110 2 C, 质量 m=210 2kg 的小球恰好静止于两板之间取 g10m / s2 ，求：（ 1）两板间的电压为多少（ 2）此时，滑动变阻器接入电路的阻值为多少【答案】（ 1） 8V（ 2） 8 【解析】【详解】试题分析：(1)由题意可知小球恰好静止于两板之间，一小球为对象，受到重力和电场力二力平衡，所以有qUmg，d故：Umgd2 10 2100.4 V 8V ；q110 2(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为R
10、P ，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为IE，R RprUIRP ，得：RP8。10 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IER1 R2r可知：当 R2=0 时 R1消耗功率最大。（2）设 R2消耗的电功率为1P ，则E2E
11、2P1R2r +R1 +R2R12+rR1 +rR+2R由数学知识可知，分母最小时分数值越大，因R12+r2 R1 +r12R+RR1 +r2取“ =”，此时 R2 消耗的电功率最大，则R2 R1 r 6 ；当且仅当 RR（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%Rr11 如图所示电路，电源电动势 E=6V，内阻 r=1 外电路中电阻R1=2， R2=3，R3=7.5 电容器的电容 C=4F（ 1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所带的电量（ 2）电键从闭合到断开，流过电流表A 的电量65【答案】 7.210C ; 1.9210C【分
12、析】【详解】（1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流外电路总电阻为： 3干路电流为： 1. 5A路端电压为： U E Ir 4. 5V电容器的电压为：U1 1. 8V所以电容器的电量：Q112-6板带正电， a 板带负电 CU 7.10C， b（2） S 断开，电路稳定时，电容器的电压就是R2 的电压， U2 3V所以电容器的电量：Q2CU2 12-5b.10C a板带正电，板带负电，-5则流过电流表 A 的电量 Q Q1 Q2 1. 92 10C【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳
13、定时，电容器所在电路没有电流，其电压与所并联的电路两端的电压相等12 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电阻 R1=2.5 ， R2=3，当电阻箱 Rx 调到 3时，理想电流表的示数为 2 A求：(1)电源的内电阻？(2)调节电阻箱，使电流表的示数为1.6A 时，电阻 R2 消耗的电功率？【答案】 (1)r = 1(2)P2=6.45W【解析】【分析】可先求出总电阻，应用闭合电路欧姆定律，求出总电流后，即为电流表的读数，当电流表示数为1.6A 时由闭合电路欧姆定律可求出路端电压，再减去R1 两端的电压即为R2 的电压，应用功率公式计算即可。解： (1) R2 和 Rx并联电阻阻值为R2 Rx1.5 ，R并+RxR2电路外电阻电阻为R R并 R14由闭合电路欧姆定律有EI (Rr )ER1得出 rI(2)电流表示数为 1.6A，电源内阻分压为U 内 =Ir 1.6V电压为 U 1IR14VR2 两端电压为 UEU 1U内 =4.4V所以 R2 功率 P2U 24.42W 6.5WR3