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1、高考物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题( 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
2、.4 10 5 C(2)断开电键后，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 ，电解槽 A 和电炉 B 并联后接到电源上，电源内阻 r 1，电炉电阻R 19， 电解槽电阻 r0.5 当. S1 闭合、 S2 断开时 ，电炉消耗功率为684W ；S1、S2 都闭合时 ，电炉消耗功率为 475W( 电炉电阻可看作不变) 试求：（ 1）电源的电动势 ；（ 2） S1、S2 闭合时 ，流过电解槽的电流大小 ；（3） S1、S2 闭合时 ，电解槽中电能转化成化学能的功率【答案】 （1） 120V（ 2
3、）20A（ 3） 1700W【解析】（1） S121闭合，断开时电炉中电流I 0P6 ASR电源电动势 EI 0 (Rr )120V ；（2） S1、S2 都闭合时电炉中电流为I BP25 AR电源路端电压为 UI R R95V流过电源的电流为IEU25 Ar流过电槽的电流为I AII B20 A ；（3）电解槽消耗的电功率PAI AU1900W电解槽内热损耗功率2PI A r200W热电解槽转化成化学能的功率为P化PAP热 1700W 点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流 3 如图所示电路中， R19， R230，开关 S 闭合时
4、电压表示数为11.4V，电流表示数为 0.2A，开关 S 断开时电流表示数为0.3A，求：(1)电阻 R3 的值(2)电源电动势和内电阻【答案】（ 1） 15 （2） 12V 1 【解析】【详解】(1)由图可知，当开关S 闭合时，两电阻并联，根据欧姆定律则有：U(I 1IR 2 ) R1 IR2R3解得：R315(2) 由图可知，当开关 S 闭合时，两电阻并联，根据闭合电路的欧姆定律则有：E U (I 1IR2 )r 11.4 0.6rR3S 断开时，根据闭合电路的欧姆定律则有：EI 2 (R1R2r )0.3(39r )联立解得：E12Vr14 爱护环境，人人有责；改善环境，从我做起；文明乘
5、车，低碳出行。随着冬季气候的变化， 12 月 6 号起，阳泉开始实行机动车单双号限行。我市的公交和出租车，已基本实现全电动覆盖。既节约了能源，又保护了环境。电机驱动的原理，可以定性简化成如图所示的电路。在水平地面上有B5 T 的垂直于平面向里的磁场，电阻为1 的导体棒ab 垂直放在宽度为 0.2m 的导体框上。电源E 是用很多工作电压为4V 的 18650不计电源内阻及导体框电阻。接通电源后ab 恰可做匀速直线运动，若的阻力做匀速运动，问：锂电池串联而成的，ab 需要克服400N（ 1）按如图所示电路， ab 会向左还是向右匀速运动？（ 2）电源 E 相当于要用多少节锂电池串联？【答案】（ 1
6、）向右；（ 2） 100 节【解析】【分析】【详解】(1)电流方向由a 到 b，由左手定则可知导体棒ab受到向右的安培力，所以其向右匀速运动。(2)ab做匀速运动，安培力与阻力相等，即BILF阻400N解得I400 A则UIR400V电源 E 相当于要用锂电池串联节数U400n100节5 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 2v
7、02 2mgdqL2q【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律得IEERR2RE两金属板间电压为UBA IR2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L v0td1 at 222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6 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
8、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：IER0Rr得： r=5（2）电源的总功率P=IE得：PE2R0Rr当 R=0， P 最大，最大值为Pm ，则有： Pm4 W7 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】
9、(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 。8 某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过调控电键S 和调节电阻箱R2 ，可使欧姆表具有“1 ”和“ 10 ”两种倍率。已知：电源电动势 E 1.5V ，内阻 r0.5；毫安表满偏电流I g 5mA ，内阻 Rg 20，回答以下问题：图的电路中：A 插孔应该接 _表笔（选填
10、红、黑）；R1 应该选用阻值为_ 的电阻（小数点后保留一位小数）；经检查，各器材均连接无误，则：当电键S 断开时，欧姆表对应的倍率为_（选填“1 ”、“10 ”）；为了测量电阻时便于读出待测电阻的阻值，需将毫安表不同刻度标出欧姆表的刻度值，其中，中央刻度I g 处应标的数值是 _；2该小组选择 S 闭合的档位，欧姆调零操作无误，测量电阻Rx 时，毫安表指针处于图位置，由此可知被测电阻 Rx _ 。【答案】黑 2.210 30 45【解析】【详解】1 欧姆档内部电源的正极接黑表笔；2 根据欧姆档倍率关系，可知闭合开关可以将电流表量程变为原来的 10 倍，根据分流特点：5mAR1105mA5mAR
11、g解得： R12.2；3 当电键 S 断开时，电流表的量程较小，在相同的电压下，根据闭合欧姆定律：IER总可知电流越小，能够接入的电阻越大，所以当电键S 断开时，对应10 档；4 假设欧姆档内部电阻为R内 ，根据闭合欧姆定律：I gER内I gE2 R +R内 0I g处对应的阻值：内则R0 R 30；25根据闭合电路欧姆定律：I gER内2IgE5R内 +Rx解得： Rx45。9 光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020 年合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
12、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：IE， UIR ，Rr解得：U0.45V ；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：Q6.075J 。答： (1)该太阳能电池板的内阻r20；(2)电阻器两端的电压U0.45V ；(3)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q6.075J 。10 电路如图所示 电源电动势E28
13、V,内阻 电阻,r =2 ,R1 12 , R2 R4 4 , R38, C 为平行板电容器 ,其电容 C=3.0PF,虚线到两极板间距离相等 ,极板长 L=0.20m ,两极板的间距 d1.010 2 m（1）若开关S 处于断开状态,则当其闭合后,求流过R4 的总电荷量为多少?（2）若开关S 断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v02.0m / s 的初速度射入C 的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问 :当开关S 闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C 的电场中 ,能否从C 的电场中射出?(g 取 10m / s2)【答案】（ 1） 6.010 12 C ；（ 2）不能从 C 的电场中射出
14、.【解析】【详解】1）开关,（S 断开时 电阻 R3 两端的电压为U 3R3E16VR3R2r开关 S 闭合后 ,外电阻为R1R2 R36RR2R3R1路端电压为UR21V .ERr此时电阻 R3 两端电压为U 3R3U14VR2R3则流过 R4 的总电荷量为Q CU 3CU 36.0 10 12 C（2）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 S断开时有qU 3dmg当开关 S 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则qUmgd3 ma设带电微粒能从C 的电场中射出 ,则水平方向运动时间为:Ltv0竖直方向的位移为:y 1 at 22由以上各式求得13dy6.2510m故带电微粒不能从C 的电
15、场中射出 .11 如图所示，已知路端电压 U18 V，电容器 C1 6 F、C2 3 F，电阻 R1 6 、 R2 3 当.开关 S 断开时， A、B 两点间的电压 UAB 等于多少？当 S 闭合时，电容器 C1 的电荷量改变了多少？【答案】 18 V；减少了 53.6 10C【解析】【详解】在电路中电容器 C1、 C2相当于断路 .当 S 断开时，电路中无电流，B、 C等势， A、 D 等势，因此 UAB U 18 V.当 S 闭合时， R1和2112两端的电压为2R串联， C 两端的电压等于R 两端电压， CR 两端电压， C1 电荷量变化的计算首先从电压变化入手.当 S 断开时， UAC
16、1 18 V，电容器C 带电荷量为11 AC 6 4Q C U 6 10 18 C 1.08 10C.当 S 闭合时，电路R1211、 R 导通，电容器C 两端的电压即电阻R两端的电压，由串联电路的电压分配关系得6 18 V 12VUAC U63此时电容器 C1 的带电荷量为 6 5Q C1UAC 6 10 12 C 7.2 10C电容器 C1 带电荷量的变化量为1 3.65Q Q Q 10C负号表示减少，即5C1 的带电荷量减少了 3.6 10C.12 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻 r=0.5 ，电动机的电阻 R0=1.0 ，电阻R =1.5 电动机正常工作时，电压表的示数U
17、 =3.0V，求：11（ 1）电源释放的电功率；（ 2）电动机消耗的电功率将电能转化为机械能的功率；【答案】 （1） 20W （ 2） 12W 8W【解析】【分析】（1）通过电阻两端的电压求出电路中的电流I，电源的总功率为P=EI，即可求得；（2）由 U 内 =Ir 可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为U=E-U1-U 内 ，电动机消耗的功率为 P 电 =UI；电动机将电能转化为机械能的功率为P 机 =P 电 -I2R0 【详解】（1）电动机正常工作时，总电流为：I=U 1R3.0I=A=2 A，1.5电源释放的电功率为：P=EI =102 W=20 W；（2）电动机两端的电压为：U= E Ir U1则 U =（10 2 0.5 3.0）V=6 V；电动机消耗的电功率为：P 电 =UI=62 W=12 W；电动机消耗的热功率为：P 热 =I2 0 2 1.0 W=4 W；R =2电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为：P 机 =P 电 P 热P 机 =（ 124） W=8 W；【点睛】对于电动机电路，关键要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路对于电动机的输出功率，往往要根据能量守恒求解