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1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧讲解及练习题( 含答案 ) 及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 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 R1 2123 R，R 2 ，金属棒 ab 的电阻 r2，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
2、向和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
3、则 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.2 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
4、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。3 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
5、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：E2PR0Rr当 R=0， P 最大，最大值为Pm ，则有： Pm4 W4 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
6、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
7、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2 IgE5R +R内x解得： Rx45。5 如图所示，电路中接一电动势为 4V、内阻为 2 的直流电源，电阻 R1、 R2 、R3、 R4 的阻值均为 4，电容器的电容为 30F，电流表的内阻不计，
8、当电路稳定后，求：（1）电流表的读数（2）电容器所带的电荷量（3）如果断开电源，通过R2 的电荷量-5Q-5=2.410 C【答案】（ 1） 0.4A（ 2） 4.8 10C （ 3）2【解析】【分析】【详解】当电键 S 闭合时，电阻 R1、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即电流表的读数电容器的电压等于R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键S 后，电容器通过 R1 、 R2 放电，R1 、 R2 相当并联后与R3 串联再求解通过R2 的电量（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得E0.4 A电流表的读数 IrR3（2）电容器所带的电量Q
9、CU 3 CIR34.810 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R1 、 R2 相当并联后与R3 串联由于各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q2.4 10 5 C26 如图所示的电路中，电源的电动势E12V ，内阻未知，R18， R21.5， 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）灯泡的额定电流P031A，灯丝电阻 RLU 0
10、 2I 0A3 ；U 03P0（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 R1E( R1128 31 ；RL r），得 rRL )I 01RL R231.5（3）闭合 S 时，设外电路总电阻为 R外 ， R并R231 ；RL1.5所以 R外R并R1189 ；E12设干路电流为 I 总 ，则 I 总A 1.2A ；R外 r9 1RL R2灯两端的电压 U L ，则 U LI 总 1.2 1V 1.2V ； RL R2PL ： PLU L21.2 1.2灯的实际功率为RLW 0.48W 3点睛：对于直流电路的计算问题，往往先求出局部的电阻，再求出外电路
11、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IERr电源的输出功率PI 2 R得E 2RP( Rr ) 2有E 2RP( Rr )24Rr当 R=r 时， P 有最大值，最大值为PmE 2.4r8 电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 ，定值电阻R0 3 （ 1）当 R 为何值时， R0 消耗的功率最大，最大值
12、为多少？（ 2）当 R 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？【答案】（ 1） 0； 10.9W；（ 2） 4.5 ；13.3W【解析】【分析】（ 1）由乙图得电源的电动势和内阻，当 R=0 时， R0 消耗的功率最大；（ 2）当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，依次计算求解【详解】（1）由题干乙图知电源的电动势和内阻为：E=20V， r= 20 5 =7.5 2由题图甲分析知道，当R=0 时， R 消耗的功率最大，最大为0E2202Pm=R0 =3W=10.9Wr7.5R03（2）当 R R0=r ，即 R=4.5 时，电源的输出功率最大，最大值E22P=(R+R0)=20(3+
13、4.5)W=13.3WR0Rr3 4.5 7.59 如图所示的电路中，电源电动势E11V ，内阻 r1；电阻 R14，电阻R26，电容器 C30F ，电池内阻 r112闭合 S，求稳定后通过电路的总电流；闭合 S，求稳定后电容器所带的电荷量；3 然后将开关 S 断开，求这以后流过R1 的总电量【答案】11A；2 1?.8 10 4 C ； 3 1.5? 10 4 C.【解析】【分析】【详解】1 电容器相当于断路，根据闭合电路欧姆定律，有E11IA 1A ；R1 R2 r4 6 12 电阻 R2 的电压为： U 2IR21A66V，故电容器带电量为： Q2CU 23010 6 F6V1.8 10
14、 4 C ；3 断开 S 后，电容器两端的电压等于电源的电动势，电量为：Q2 CE30106 F11V3.3104 C故流过R1的电荷量为：VQQ2 Q23.3 104 C1.8104 C1.5104 C10 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 =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
15、 U 内 =Ir 可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为1内，电动机消耗U=E-U -U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 -I20R 【详解】（1U 1）电动机正常工作时，总电流为：I=R3.0I=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 =
16、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11 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
17、大？（ 2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？3mgd7【答案】（ 1）、 E；（ 2） qq2q6【解析】【分析】【详解】(1)当 S 闭合时，设电容器电压为U，则有：U E R 2 E1.5R3对带电小球受力分析得：qUd联立解得：mg3mgdE2 q(2)断开 S，设电容器电压为U，则有：E1U 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：dUqU mgq022联立解得：q7 q612 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