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1、高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路，A、B 两点间接上一电动势为4V、内电阻为1 的直流电源，三个电阻的阻值均为4，电容器的电容为20 F，电流表内阻不计，求：(1)闭合开关 S 后，电容器所带电荷量；(2)断开开关 S 后，通过R2 的电荷量。【答案】 (1)6.4 10-5C； (2) 3.210 5 C【解析】【分析】【详解】(1) 当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路，据欧姆定律得电流表的读数为IE14A0.8ArR34电容器所带电荷量Q CU 3 CIR 3201060.84C 6.4 10 5 C(2)断开电键后，
2、电容器相当于电源，外电路R1 、 R2 并联后与 R3 串联，由于各个电阻相等，则通过 R2 的电荷量为Q1 Q3.210 5 C22 如图所示的电路中，当开关S接a点时，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 如图所示的电路中，电源电动势
3、E12 V，内阻r0.5 R0，电，电动机的电阻 1.0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 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
4、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P释=91.7%4 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1.52.4V3.6V5 如图所示，电流表A 视为理想电表，已知定值电
5、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。【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，6 如图所示，为某直流电机工作
6、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（2）直流电机输出功率Pr；【答案】（ 1） 3V； 0.5 （ 2） 3W【解析】【详解】( 1) 由图 b 可知E3V ，rv；0.5t( 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7 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 4cm，电源电动势 E 24V，内电阻r 1，电阻 R 15，闭合开关S待电路稳定后，一带电量q110 5C
7、，质量 m 210 4kg 的小球恰好静止于两板之间取g 10m/s 2求：（ 1）两板间的电压；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值【答案】（ 1） 8V（ 2）8【解析】【详解】(1)对小球，由平衡条件得：mgqE ，又EU，d整理并代入数据解得：Umgd 210 4100.04 V 8V ；q110 5(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为RP ，由闭合电路欧姆定律得：IE，RRPr而UIRP ，则得：ERPU，RRPr代入数据可得：24RP8，15RP1解得：RP8。答：(1)两板间的电压为8V；(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8.8 光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020 年合
8、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，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：rQ 6.075J。答： (1)该太阳能电池板
9、的内阻20；(2)电阻器两端的电压 U 0.45V；(3)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q 6.075J 。9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 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
10、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RP ，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：PP - P 3W1出
11、2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 31211 如图所示的电路中，电源电动势为E6V ，内电阻为r2，外电路电阻为R10，闭合电键S 后，求：1通过电阻R 的电流强度I；2电阻R 两端的电压U；3电阻R 上所消耗的电功率P【答案】（ 1） 0.5A （ 2） 5V（3） 2.5W【解析】【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得通过电阻E6R 的电流强度为： IA 0.5 AR r10 2（ 2）电阻 R 两端的电压为： U=IR=0.5 10V=5V（3）电阻 R 上所消耗的电功率为：P=I2R=0.52 10W=2.5W12 在如图所示
12、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， R23串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；12、 RS 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；最后联立求解；闭合 S 时电源的输出功率为P=EI-I2r；
13、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：EIrR总功率为： PE22WIEr7.5123R1R2R33.5RS 闭合， R、 R并联再与 R 串联，总外电阻R1R2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