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1、高考物理闭合电路的欧姆定律专项训练及答案及解析一、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，当开关S 接 a 点时，标有 “5V，2.5W”的小灯泡正常发光，当开关S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=2.2 如图所示电路中，R14， R26， C30F ，电池的内阻r2，电动势
2、E 12V （ 1）闭合开关 S，求稳定后通过 R1的电流（ 2）求将开关断开后流过 R1的总电荷量【答案】（ 1） 1A；（ 2） 1.810 4 C【解析】【详解】（1）闭合开关 S 电路稳定后，电容视为断路，则由图可知，R1与 R2 串联，由闭合电路的欧姆定律有：E121AIr46 2R1 R2所以稳定后通过R1 的电流为 1A（2）闭合开关 S 后，电容器两端的电压与R2 的相等，有U C16V6V将开关 S 断开后，电容器两端的电压与电源的电动势相等，有U CE 12V流过 R1的总电荷量为64 CQ CU C CU C 30 1012 6 C 1.8 103 如图所示，金属导轨平面
3、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sin37 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
4、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 mgsinfmafFNcosBILsinmg联立可得a2.6m/s 2方向沿导轨平面向上4 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：12串联入电路的电动机内阻为多大？重物匀速上升时的速度大小3 匀速提升重物3m
5、 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 ，电路中电流为 I 0.5 Ar电动
6、机两端的电压为U MEI Rr60.531 V 4V故电动机的输入功率PU M I 40.52W根据能量转化和守恒定律得U M I mgv I 2 R代入解得， v1.5m / s3 匀速提升重物h33m 所需要的时间 t2s ，v1.5则消耗的电能 WEI t 6 0.5 2 6J【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5 如图所示，电路中电阻R 10 ，电源的内电阻 r2 ，灯泡L上标有“3V 0.25A ”的字样，闭合开关S，灯泡正常发光求：（ 1）灯泡的功率；（
7、 2）电源的电动势；（ 3）电源的总功率；【答案】 (1)0.75W(2) 6V(3)1.5W【解析】【详解】（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为U=3V，电流为 I=0.25A所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W（2）由闭合电路欧姆定律得：电源的电动势E=U+I（ R+r） =3+0.25（ 10+2） =6V（3）电源的总功率： P=IE=0.25 6W=0.5W.6 如图甲所示的电路中， R1 、R2 均为定值电阻，且 R1 100 ， R2 阻值未知， R3 为滑动变阻器当其滑片 P 从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、 B 两点是
8、滑片P 在变阻器的两个不同端点得到的计算：（ 1）定值电阻 R2 的阻值；（ 2）滑动变阻器的最大阻值；（ 3）电源的电动势和内阻【答案】（ 1） 5（ 2） 300 （ 3） 20V； 20【解析】【详解】（1）当 R3 的滑片滑到最右端时，R3、 R1 均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上 B 点，故由 B 点的 U、 I 值可求出 R2 的阻值为：U B4R25I B0.8（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3 阻值最大设此时外电路总电阻为R，由图像中A 点坐标求出：U A16R80I A0.2R R1R3 +R2 R1 +R3代入数据解得滑动变阻器最大阻值R3300（3）
9、由闭合电路欧姆定律得：EU +Ir将图像中A、B 两点的电压和电流代入得：E 16+0.2r E 4+0.8r解得E 20Vr 207 如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，管道高度为h ，上、下两面是绝缘板，前后两侧M 、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B 、方向沿z 轴正方向。管道内始终充满导电液体，M 、N两导体板间液体的电阻为r，开关S 闭合前后，液体均以恒定速率v0 沿 x 轴正方向流动。忽略液体流动时与管道间的流动阻力。（ 1）开关 S 断开时，求 M 、 N 两导板间电压 U
10、 0 ，并比较 M 、N 导体板的电势高低；（ 2）开关 S 闭合后，求：a. 通过电阻 R 的电流 I 及 M 、 N 两导体板间电压U ；b. 左右管道口之间的压强差Vp 。【答案】（ 1） U0=Bdv0， MN （ 2） a UBdRv0 ； b VpB2 dv0R rh( R r )【解析】【详解】（1）该发电装置原理图等效为如图，管道中液体的流动等效为宽度为d 的导体棒切割磁感线，产生的电动势E=Bdv0则开关断开时U0=Bdv0由右手定则可知等效电源MN 内部的电流为N 到 M，则 M 点为等效正极，有MN ；（2） a由闭合电路欧姆定律U 0Bdv0IrR rR外电路两端的电压
11、：U IRU 0 RBdRv0R rR rb设开关闭合后，管道两端压强差分别为V p ，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后管道内液体受到安培力为F 安 ，则有VphdF安F安 =BId联立可得管道两端压强差的变化为：V pB2dv0h(Rr )8 如图所示，电阻R1=4， R2=6，电源内阻r=0.6，如果电路消耗的总功率为40W，电源输出功率为37.6W，则电源电动势和R3 的阻值分别为多大？【答案】 20V【解析】电源内阻消耗的功率为，得：由得：外电路总电阻为，由闭合电路欧姆定律得：。点睛：对于电源的功率要区分三种功率及其关系：电源的总功率，内电路消耗的功率，三者关系是。，输出功率9 如图
12、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
13、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1B SB bc 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)N10 如图所示电路中，电源电动势E12V ，内阻 r2， R14， R26，R33（ 1）若在 C D 间连一个理想电流表，其读数
14、是多少？（ 2）若在 C D 间连一个理想电压表，其读数是多少？【答案】（ 1） 1A ；（ 2） 6V【解析】【分析】【详解】（1）若在 C.D 间连一个理想电流表，则电路结构为R2、 R3 并联后与 R1 串联，接到电源上，根据闭合电路欧姆定律得：E121.5 A总电流 I224R1 R并 r所以并联部分的电压为：UR并 I3V所以通过电流表的电流为I 1U3 A1A R33（2）若在 C.D 间连一个理想电压表，则电路结构为R1、R2 串联接到电源上，电压表测量的是 R2 的电压：则 U 2ER2126V R1R2r6V12【点睛】本题中理想电流表看作短路，理想电压表看作断路，认识电路的
15、连接关系是解题的基础11 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】E6（1）根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R 的电流强度为：IA0.5 ARr102（ 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 在如图所示的电路中， R13， R2 6，R3 1.5 ， C 20F，当开关 S
16、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， R2 、 R3 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， R1、 R2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；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
17、列式求解 【详解】E（1） S 断开， R2、 R3 串联根据闭合电路欧姆定律可得：IRr总功率为：E2P IE2W7.5rR1R2S 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： IEER r3.5 r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