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1、高考物理闭合电路的欧姆定律的基本方法技巧及练习题及练习题( 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IE4A0.8ArR31 4电容器所带电荷量Q CU 3 CIR 32010 60.84
2、C 6.4 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Q1Q3.210 5 C22 如图所示 ，电解槽R 19， 电解槽电阻合时 ，电炉消耗功率为A 和电炉 B 并联后接到电源上，电源内阻r 1，电炉电阻r0.5 当. S1 闭合、 S2 断开时 ，电炉消耗功率为684W ；S1、S2 都闭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）2
3、0A（ 3） 1700W【解析】（1） S121断开时电炉中电流I 0P6 A闭合， SR电源电动势 EI 0 (R r ) 120V；P2（2） S1、S2 都闭合时电炉中电流为I B5 AR电源路端电压为 UI R R95V流过电源的电流为EU25 AIr流过电槽的电流为I A II B20 A ；（3）电解槽消耗的电功率PAI AU1900W电解槽内热损耗功率PI2 r 200W热A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
4、合时电压表示数为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：EU(I1IR2R3)r11.40.6rS 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；文明乘车，低碳
5、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 锂电池串联而成的，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ab 需要克服400N的阻力做匀速运动，问：（ 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）向右
6、；（ 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 小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为 12.5V，电源与电流表的内阻之和为0.05 。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A。求：（ 1）电动机未启
7、动时车灯的功率。（ 2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）【答案】（ 1） 120W ；（ 2） 67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时UEIr12VPUI120W（2）电动机启动瞬间车灯两端电压U EI r9 V车灯的电阻U R1.2IU 2P67.5WR电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。6 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
8、1.5V ，内阻 r 0.5；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，由此可知被测电阻 Rx _ 。【答案】黑 2.210 30 45【解析】【详解】1 欧姆档内部电
9、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。7 在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=4.0cm
10、电源电动势 E=400V，内电阻 r=20，电阻 R1=1980 闭合开关 S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B 板上的小孔以初速度v0=1.0m/s 竖直向上射入两板间，小球-7-4恰好能到达 A 板 若小球所带电荷量 q=1.0 10C，质量 m=2.0 10kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s 2 求：（1） A、 B 两金属板间的电压的大小U；（ 2）滑动变阻器消耗的电功率P；（ 3）电源的效率 【答案】 （1） U =200V（ 2） 20W（ 3） 99.5 0 0【解析】【详解】（ 1）小球从 B 板上的小孔射入恰好到达 A 板的过程中
11、，在电场力和重力作用下做匀减速直线运动，设 A、 B 两极板间电压为 U，根据动能定理有：qU mgd 01 mv02 ，2解得： U = 200 V（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流 IE，而 U = IR ，R1R r解得： R = 2 103滑动变阻器消耗的电功率 PU 220 W RP出I 2 ( R1R)0（3）电源的效率299.5P总I (R1R r )0【点睛】本题电场与电路的综合应用，小球在电场中做匀减速运动，由动能定理求电压根据电路的结构，由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻8 利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻当滑动
12、变阻器的滑片滑到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为 0.20A 和 2.90V改变滑片的位置后，两表的示数分别为 0.40A 和 2.80V这个电源的电动势和内电阻各是多大？【答案】 E=3.00V， r=0.50 【解析】【分析】【详解】根据全电路欧姆定律可得：；，联立解得： E=3.00V， r=0.50 9 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
13、、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 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 UBdRv0B2 dv0； b VpR 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=Bd
14、v0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：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：2V pB dv010 如图所示的电路中，电阻 R1=9， R2=15 ，R3=30 ，电源内电阻 r=1，闭合开关 S，理想电流表的示数 I2=0.4A求：（ 1）电阻 R3 两端的电压 U3；（ 2）流
15、过电阻 R1 的电流 I1 的大小；（ 3）电源的总功率 P【答案】（ 1） 6.0V（ 2） 0.6A（3） 7.2W【解析】【详解】（1）电阻 R3 两端有电压为U 3I 2 R20.4156.0 （ V）（2）通过电阻R3 的电流大小：I 3U 30.2 AR3流过电阻 R1 的电流大小为：I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A（3）电源的电动势为：EI1rI 1R1U 30.610.69612 V电源的总功率为P=I1E=7.2W或 PI12 rR1R2 / / R3=7.2W11 如图所示，导体杆ab 的质量为 0.02kg，电阻为 2，放置在与水平面成30o 角的光滑倾斜金属导
16、轨上，导轨间距为0.5m 且电阻不计，系统处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.2T，电源内阻为1，通电后杆能静止于导轨上，g 取 10m/s 2。求：（ 1）电源电动势 E；（ 2）若突然将磁场反向，求反向后瞬间导体杆的加速度。（不计磁场反向引起的电磁感应效应）【答案】 (1) E3V(2) a10m/s2【解析】【详解】（1）开关闭合，通电导体棒受重力、安培力、支持力而处于静止状态，受力示意图如下：沿斜面方向受力平衡：BILmg sin 30 o根据欧姆定律：EIRr联立、解得：E3V（2）磁场反向后，导体棒将沿导轨向下加速运动，受力示意图如下由牛顿第二定律：BILmg si
17、n 30oma 解得：a10m/s2 （沿导轨平面向下）12 如图所示，电源电动势E=8V，内阻 r =10， R1=202,电容器两极板间距,R=30d=0.1m。当电键闭合时，一质量-3m=2 10kg 的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度 g=10m/s 2，求：（1）带电液滴所带电荷量的大小q 以及电性；（2）断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？【答案】（ 1） 510-4C，带正电；（ 2） 0.1s。【解析】【详解】（1）电键闭合时，两板间电压U1：R2U 1E4VR1R2r液滴保持静止：q U 1mgd解得： q=510-4C，带正电（2）电键断开时，两板间电压：U2=E=8V液滴向上做匀加速运动，加速度a：q U 2mg mad1 atd222解得： t=0.1s