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1、高中物理闭合电路的欧姆定律试题( 有答案和解析 ) 及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图 (1)所示 ，线圈匝数 n 200 匝，直径 d1 40cm，电阻 r 2，线圈与阻值R6的电阻相连在线圈的中心有一个直径d 2 20cm 的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图(2)所示规律变化，试求： (保留两位有效数字 )(1)通过电阻 R 的电流方向和大小；(2)电压表的示数【答案】（ 1）电流的方向为BA ；7.9A； （ 2）47V【解析】【分析】【详解】（1）由楞次定律得电流的方向为BA由法拉第电磁感应定律得E nBd2)2B0.30.2nS 磁场面积 S(而t0.2T / s
2、1T / stt20.1根据闭合电路的欧姆定律E7.9 AIR r（ 2）电阻 R 两端的电压为 U=IR=47V2 平行导轨P、 Q 相距 l 1 m，导轨左端接有如图所示的电路其中水平放置的平行板电容器两极板 M 、N 相距 d 10 mm ，定值电阻 R1R212 R32 ab的电阻r，金属棒2，其他电阻不计磁感应强度B0.5 T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m 110 14kg，电荷量 q1 14210 C 的微粒恰好静止不动取g 10 m/s ，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好且速度保持恒定试求：(1)匀强磁场的方向和
3、MN 两点间的电势差(2)ab 两端的路端电压；(3)金属棒 ab 运动的速度【答案】 (1) 竖直向下； 0.1 V(2)0.4 V. (3) 1 m/s.【解析】【详解】（1）负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故M 板带正电 ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab 棒等效于电源，感应电流方向由ba，其 a 端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mgEq又 E U MN dmgd所以 UMN 0.1 Vq（2）由欧姆定律得通过R3 的电流为IU MN 0.05 AR3则
4、ab 棒两端的电压为 Uab UMN I0.5R1 0.4 V.（3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBLv由闭合电路欧姆定律得E Uab Ir 0.5 V联立解得v1 m/ s.3 如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A、 B间的距离为 d，金属板长为 ，在两金属板左端正中间位置，有一个小液滴以初速度v0 水平向右射入两板间，LM已知小液滴的质量为 m，带负电，电荷量为 q要使液滴从B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？ ( 重力加速度用 g 表示 )【答案】E2md 2v02 2mgdqL2q【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律得EEI2RR R两金属板间电压为UBAE IR
5、2由牛顿第二定律得q U BA mgmad液滴在电场中做类平抛运动，有0d12L v t22at联立解得 E2md 2v022mgdqL2q【点睛】题是电路与电场两部分知识的综合，关键是确定电容器的电压与电动势的关系，掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律4 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）52）当滑动变阻器R为0时，电源的总功率最大，最大值P；（m 是 4W
6、。【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：IER0Rr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 W5 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=40 cm。电源电动势 E=24 V，内电阻r=1 ，电阻 R=15 。闭合开关 S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v =4 m/s 竖直向上射入两板间，小球恰能到达A 板。若小球带电荷量为0-2-22q=1 10 C，质量为m=2 10 kg，
7、不考虑空气阻力，取g=10 m/s 。求：（ 1） A、B 两板间的电压 U；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值RP；（ 3）电源的输出功率 P。【答案】（1）；（2） 8；（3） 23W8V【解析】【详解】（1）对小球从 B 到 A 的过程，由动能定理：qU mgd 01 mv22解得： U=8V（2）由欧姆定律有：IU电流为： IRP解得： RP8EURr（3）根据电功率公式有：PI 2 RRp解得： P23W6 在图中 R1 14，R2 9当开关处于位置 1 时，电流表读数 I1 0.2A；当开关处于位置 2 时，电流表读数 I2 0.3A求电源的电动势 E 和内电阻 r【答案】 3V，1
8、【解析】【详解】当开关处于位置1 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1（ R1+r）当开关处于位置2 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I2（ R2+r）代入解得： r=1， E=3V答：电源的电动势E=3V，内电阻r=17 如图所示的电路中，电源的电动势E 12V ，内阻未知， R1 8 ， R2 1.5 ， L 为规格“ 3V ， 3W ”的灯泡，开关S 断开时，灯泡恰好正常发光（不考虑温度对灯泡电阻的影响）试求：（ 1）灯泡的额定电流和和灯丝电阻；（ 2）电源的内阻；（ 3）开关 S 闭合时，灯泡实际消耗的功率【答案】 （1） 1A3（ 2） 1（ 3） 0.48W【解析】（1）灯泡的额定
9、电流I 0P03A1A，灯丝电阻 RLU 0 2U 033 ；P0（2）断开 S 时，灯 L 正常发光，即I 1I 0 ，根据闭合电路欧姆定律E I（0 R1RL r），得 rE( R1RL )121 ；I 08 31（3）闭合 S 时，设外电路总电阻为R外 ， R并RL R231.5RL R231 ；1.5所以 R外R并R1189 ；设干路电流为 I 总 ，则 I 总Er12 A1.2A ；R外91RL R2灯两端的电压 U L ，则 U LI 总 1.2 1V 1.2V ； RL R2灯的实际功率为PL ： PLU L21.2 1.2W 0.48W RL3点睛：对于直流电路的计算问题，往往
10、先求出局部的电阻，再求出外电路总电阻，根据欧姆定律求出路端电压和总电流，再计算各部分电路的电压和电流8 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 d=0.1 m 闭合开关 S 后，一质量 m=5108kg，电荷量62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q=+4 10C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
11、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 ，电源电动势E27 V，内阻 r 2 ， 固定电阻 R2 4 ， R1 为光敏电阻 C 为平行板电容器 ，其电容 C 3pF，虚线到两极板距离相等，极板长L 0.2 m，间距 2d 1.0 10 mP 为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形 a、 b 构成 ，它可绕 AA轴转动当细光束通过扇形 a、 b 照射光敏电阻 R1 时， R1 的阻值分别为 12 、 3 有.带电量 4C 微粒沿图中虚线以速度v0 10 m/s 连续射入C 的电场
12、中假设照在 R1为 q 1.0 10上的光强发生变化时R1 阻值立即有相应的改变重力加速度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过 a 照射到 R1 上时 ，电容器所带的电量；(2)细光束通过 a 照射到 R 上时 ，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到1R 上时带电微粒能否从C 的电场中射出1【答案】 （1） Q 1.810 11 C （ 2）带电粒子能从 C 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束通过 a 照射到 R1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡细光束通过 b
13、照射到 R1 上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从 C 的电场中射出【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得IE27R2 r1.5AR112 4 2又电容器板间电压U CU 2IR2 ，得 UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得 Q 1.810 11C（2）细光束通过U Ca 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mg qd解得 m 0.6 10 2 kg细光束通过 b 照射时，同理可得 U C12V由牛顿第二定律，得 q U Cmg ma 解得 a10m/s2d微粒做类平抛运动，得y1 at 2 ， tlv02解得 y 0.2 102 md ，
14、所以带电粒子能从C 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用10 如图所示，图线AB 是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，OM 是某定值电阻 R 的伏安特性曲线，由图求：（ 1） R 的阻值；（ 2）处于直线 OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率；（ 3）电源的最大输出功率。【答案】 （1）（ 2） 8W （ 3） 9W【解析】【分析】（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据P=UI 求出电源的输出功率（
15、3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大【详解】（1） OM 是电阻的伏安特性曲线，电阻：（ 2）交点 C 处电源的输出功率为：（ 3）电源的最大输出功率 Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的答：（ 1）R 的阻值为2（2）处于直线OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率为8W（ 3）电源的最大输出功率为 9W 【点睛】对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义11 用电流传感器和电压传感器等可测干电池的电动势和内电阻改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成UI 图线
16、，由图线得出电动势和内电阻(1)“”x轴为“I” y轴为“U”记录数据后，打开 坐标绘图 界面，设，点击直接拟合，就可以画出 U I 图象，得实验结果如图甲所示根据图线显示，拟合直线方程为：_，测得干电池的电动势为_V，干电池的内电阻为_.(2)现有一小灯泡，其U I 特性曲线如图乙所示，若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在方格图中)【答案】 (1)y 2x 1.5 1.5 2 (2)0.27W【解析】(1)设直线方程为yax b，把坐标 (0,1.5)和 (0.75,0)代入方程解得：a 2， b 1.5，得出直线方程为： y 2x
17、 1.5；由闭合电路的欧姆定律得：E IR Ir U Ir，对比图象可得： E 1.5V， r2.(2)作出 U E Ir 图线，可得小灯泡工作电流为际功率为： P UI 0.30 0.90W0.27W.0.30A，工作电压为0.90V，因此小灯泡的实12 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=2.5W