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1、【物理】高考必备物理闭合电路的欧姆定律技巧全解及练习题( 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 (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t
2、0.2T / s 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 手电筒里的两节干电池（串联）用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势 E1=1.5V，内阻 r1 =0.3 ；一节旧电池的电动势E2=1.2V，内阻 r 2=4.3 。手电筒使用的小灯泡的电阻 R=4.4 。求：(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2 上的电压；(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧
3、电池搭配使用是否妥当。【答案】 (1)2.64V； (2)1.29V； (3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur 大于其电动势 E2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时，电流2E10.6AI =2r1R灯泡两端的电压UIR2.64V(2)一新、一旧电池串联时，电流E1E20.3AI =r1Rr2灯泡两端的电压UI R1.32V旧电池的内阻r 2 上的电压U rI r21.29V(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压U大于其电动势E（或其消耗的电压大于其提供的r2电压），灯泡的电压变小。3 某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过调
4、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
5、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：5mAR1105mA5mARg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
6、。4 如图所示， E=l0V， r=1，R1=R3=5， R2=4， C=100 F ，当断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态；求：(1) S 闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2) S 闭合后流过R3 的总电荷量【答案】 (1) g，方向竖直向上 4(2)4 10C【解析】【详解】（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qEmg 且 qE 竖直向上S 闭合后， qEmg 的平衡关系被打破S 断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有U CR2E 4V ，R1 rR2qU CmgdS 闭合后，R2E 8VU CR2r设带电粒子加速度为a，则qU C mgma ，d解
7、得 a g，方向竖直向上（2） S 闭合后，流过R3 的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以4Q C（ UC UC） 4 10 C5 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8d=0.1 m 闭合开关 S 后，一质量 m=510 kg，电荷量62=5 10m/s 的初速度从两板的正中间射入，求q=+4 10C 的粒子以平行于两板且大小为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
8、式，有：L=v0ty= at2其中：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6 如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离 d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为-8m=710 kg，带电量C 的油滴，当把可变电阻器R3 的阻值调到 35接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数I=1.5A，安培表为理想电表，取g 10m/s2，试求：（ 1）两金属板间的电场强度；（ 2）电源的内阻和电阻 R1 的阻值；（ 3） B 点的电势 【答案】（
9、 1） 1400N/C （2）（ 3） 27V【解析】【详解】（ 1）由油滴受力平衡有， mg=qE，得到代入计算得出： E=1400N/C（ 2）电容器的电压 U3=Ed=21V流过的电流B 点与零电势点间的电势差根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻（3）由于 U1=B-0，B 点的电势大于零，则电路中B 点的电势B=27V.7 如图所示，电路由一个电动势为E、内电阻为r 的电源和一个滑动变阻器R组成。请推导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。2【答案】E4r【解析】【分析】【详解】由闭合电路欧姆定律EIRr电源的输出功率PI 2 R得E 2RP( Rr ) 2有E 2R
10、P( Rr )24Rr当 R=r 时， P 有最大值，最大值为PmE 2.4r8 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
11、有：IEIR ， URr解得：U0.45V ；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：rQ 6.075J。答： (1)该太阳能电池板的内阻20；(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Q 6.075J 。9 电路如图所示,电源电动势E28V ,内阻r =2 ,电阻R112, R2R44, 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 m1）若开关 S 处于断开状态,的总电荷量为多少 ?（则当其闭合后求流过 R4（2）若开关 S 断开时 ,有一带电微粒沿
12、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）6.0122C 的电场中射出.10 C ；（ ）不能从【解析】【详解】（1）开关 S 断开时 ,电阻 R3 两端的电压为R3E16VU 3R3R2r开关 S 闭合后 ,外电阻为R1R2R3RR26R1R3路端电压为URE21V .R r此时电阻 R3 两端电压为U 3R3U 14VR3R2则流过 R4 的总电荷量为Q CU 3CU 36.0 10 12 C（2
13、）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 S 断开时有qU 3mgd当开关 S 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则mgqUd3 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 的电场中射出 .10 如图所示，电源电动势E=50V，内阻 r=1 ， R1=3， R2=6间距 d=0.2m 的两平行金属板 M、 N 水平放置，闭合开关S，板间电场视为匀强电场板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB，有一个穿过细杆的带电小球p，质量为m=0.01kg、带电量大小为q=1 10-3C（
14、可视为点电荷，不影响电场的分布）现调节滑动变阻器R，使小球恰能静止在 A 处；然后再闭合K，待电场重新稳定后释放小球p取重力加速度g=10m/s2 求：（ 1）小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压；（ 2）小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值；（ 3）小球 p 到达杆的中点 O 时的速度【答案】 (1 )U=20V (2)Rx=8 (3)v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】(1)小球带负电 ；恰能静止应满足 ： mgEqU qdmgd0.01100.220VU1103Vq(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，由电路电压关系:EURxR2rR2代入数据求得Rx=8(3)闭
15、合电键 K 后，设电场稳定时的电压为U，由电路电压关系:EU Rx R12 rR12代入数据求得 U= 100V11由动能定理 : mg d1U q1 mv2222代入数据求得v=1.05m/s【点睛】本题为电路与电场结合的题目，要求学生能正确掌握电容器的规律及电路的相关知识，能明确极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压11 如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为 5 A，求：(1)提升重物消耗的功率；(2)电动机线圈的电阻【答案】 (1)450 W(2)4【
16、解析】（ 1）重物被提升的功率（ 2）此时电路中的电流为 5A 则电源的总功率所以线圈电阻消耗的功率为由欧姆定律可得：12 如图所示，四个电阻阻值均为RS闭合时，有一质量为mq的小球，电键，带电量为静止于水平放置的平行板电容器的中点现打开电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为 d，不计电源内阻，求：（ 1）电源电动势 E 多大？（ 2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？3mgd；（ 2） q7 q【答案】（ 1）、 E2q6【解析】【分析】【详解】(1)当 S 闭合时，设电容器电压为U，则有：E 2URE1.5R3对带电小球受力分析得：qUmgd联立解得：E(2)断开 S，设电容器电压为U，则有：3mgd2 qE1U RE ,2R2UU，则电容器间场强减小，带电小球将向下运动对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：dUqUmgq022联立解得：q7 q6