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1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧和训练方法及练习题( 含答案 ) 含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示的电路中，电源电动势E 12 V，内阻 r 0.5 ，电动机的电阻R0 1.0，电阻 R1 2.0 。电动机正常工作时，电压表的示数U1 4.0 V，求：(1)流过电动机的电流；(2)电动机输出的机械功率；(3)电源的工作效率。【答案】（ 1） 2A；（ 2） 14W；（ 3） 91.7%【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为I U 1 2AR1(2)电动机两端的电压为U E Ir U1=(12 2 0.5 4.0) V 7 V电动机消耗的电功率为P 电
2、 UI 72 W 14 W电动机的热功率为P 热 I2R0 22 1 W4 W电动机输出的机械功率P 机 P 电 P 热 10 W(3)电源释放的电功率为P 释 EI 122 W 24 W有用功率P 有 UII 2 R122W电源的工作效率P有 =91.7%P释2 如图所示，金属导轨平面动摩擦因数0.2，与水平方向成 37角，其一端接有电动势 E 4.5V，内阻 r 0.5 的直流电源。现把一质量m 0.1kg 的导体棒ab 放在导轨上，导体棒与导轨接触的两点间距离L 2m，电阻 R 2.5 ，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B 0.5T，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin
3、37 0.6， cos370.8， g 10m/s 2（不考虑电磁感应影响），求：(1)通过导体棒中电流大小和导体棒所受安培力大小；(2)导体棒加速度大小和方向。【答案】 (1) 1.5A， 1.5N；(2)2.6m/s 2，方向沿导轨平面向上【解析】【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得EI1.5ARr根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为FBIL1.5N(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有BIL cos mgsin fmafFNcosBILsinmg联立可得a2.6m/s 2方向沿导轨平面向上3 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 ，
4、 R2=10 ，R3=35 ；电容器的电容 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 )RrR1R2R3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 C4 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
5、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 ；(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 。5 在如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0 ，电路中电阻R0 为 1.5 ，小型直流电动机M 的内阻为 0.5闭合开关S 后，电动机转动，电流表的示数为2
6、.0A求：（ 1）电动机两端的电压 ；（ 2）电源输出的电功率 【答案】 （1） 7.0V（ 2）20W【解析】试题分析：（ 1）电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻和，（ 2）电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率.（1）电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为R0 电压之U E U内 U R0 122 12 1.5 V7V（2）电源的输出的功率为：P总EI I 2r12 2 22 1 W 20W6 如图所示，合上电键 S1。当电键2闭合时，电流表的示数为0.75A；当电键2断开SS时，电流表的示数为0.5A， R1=R2=2。求电源电动势E 和内电阻r。【答案】 E
7、=1.5V r=1。【解析】【详解】当电键 S2 闭合时，电流表的示数为0.75A，有：E I（1 R并r） I1( R1r )2当电键 S2 断开时，电流表的示数为0.5A，有：E=I2（ R1+r）代入数据解得E=1.5Vr =1。7 如图所示，电阻R1 2，小灯泡L 上标有 “ 3V 1.5 W，电”源内阻r 1，滑动变阻器的最大阻值为R0（大小未知），当触头P 滑动到最上端a 时安培表的读数为l A，小灯泡L 恰好正常发光，求：(1)滑动变阻器的最大阻值R0；(2)当触头 P 滑动到最下端b 时，求电源的总功率及输出功率【答案】 （1） 6（ 2） 12 W ； 8 W【解析】【分析】
8、【详解】PL（1）当触头P 滑动到最上端 a 时，流过小灯泡 L 的电流为： I L 0.5A U L流过滑动变阻器的电者呐：I 0I A I L0.5 A故： R0U L6I 0（2）电源电动势为：EU LI A (R1r ) 6V当触头 P ，滑动到最下端b 时，滑动交阻器和小灯泡均被短路电路中总电流为：E2AIrR1故电源的总功率为：PEI12W总输出功率为： P出 EII 2 r8W8 如图所示，电源电动势E=8V，内阻 r=10， R1=20 ,R2=30 ,电容器两极板间距d=0.1m 。当电键闭合时，一质量m=210-3kg 的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度g=10m
9、/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：R2U 1E4VR1R2r液滴保持静止：q U 1mgd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
10、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PI2R11解得I1A（2）由闭合电路的欧姆定律EIR1R并R2 R3R并R2R3解得R 31210 如图，电源电动势=10V，内阻不计， R1=42，C=30F， R =6(1)闭合电键 S，求稳定后通过R1 的电流(2)然后将电键S断开，求这以后流过R1 的总电量【答案】 (1)1A (2)1.2-410C【解析】【详解】（ 1
11、）闭合开关 S，当电路达到稳定后，电容器相当于开关断开，根据闭合电路欧姆定律得：I =10A1AR1 +R246（2）闭合开关S 时，电容器两端的电压即电阻R2 两端的电压，为：U 2 =IR2 =6V开关 S 断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为=10V ，则通过电阻R1 的电荷量为：Q=C EU 2 =3 10 5106 C1.2 10 4 C11 如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd， 已知 ab 边长 l1 =1.0m、 bc 边长l2=0.5m ，电阻 r=0.1。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度 B 在 0.2s 内随时间变化情况如图乙
12、所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下保持静止状态。求：（ 1）感应电动势的大小；（ 2）线框中产生的焦耳热；（ 3）线框受到的摩擦力的表达式。【答案】（ 1） 0.25V；（ 2） 0.125J；（ 3） 1.25 t 0.1 N 【解析】【分析】本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用【详解】（ 1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知B SB bc 1 abE n=2tttB 等于乙图象中B-t 图线的斜率1T/s，联立求得感应电动势E0.25Vt（2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据
13、闭合电路欧姆定律知，在这0.2s 内产生的感应电流EI2.5Ar再根据焦耳定律有Q =I 2 rt0.125J（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有fF安 =BIL(0.1t) 2.5 0.5N1.25(t0.1)N12 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【答案】 7.210 6 C ; 1.9210 5 C【解析】【分析】【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
14、电路总电阻为： 3干路电流为：路端电压为： 1. 5AU E Ir 4. 5V电容器的电压为：U1 1. 8V所以电容器的电量：Q1 CU1 7. 2-610C， b 板带正电， a 板带负电（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：Q22-5 CU 1. 210C， a 板带正电， b 板带负电则流过电流表 A 的电量Q Q12-5Q1 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