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1、最新高考物理一轮复习专项训练物理闭合电路的欧姆定律一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压【答案】 1A； 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后，由闭合电路欧姆定律得：电路中的电流I 为： I=A=1A路端电压为： U=IR=11.38=1.38（ V）2 在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R是可变的，电源的电动势为E，电源的内阻为r，其余部分的电阻均可忽略不计。（1）闭合开关 S，写出电路中的电流I 和电阻箱的电阻 R 的关系表达式；（2）若电源的电动势 E 为 3V，电源的内
2、阻r 为 1，闭合开关 S，当把电阻箱R 的阻值调节为 14 时，电路中的电流I 为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U 为多大？E【答案】 (1) IRr (2)0.2A 2.8V【解析】【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:IERr（ 2）将 E=3V， r=1， R=14，代入上式得：电流表的示数I=3A =0.2A141电源两端的电压U=IR=2.8V3 如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B一质量为m，
3、电阻不计的金属棒ab 横跨在导轨上已知电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为R0，不计导轨的电阻（1）当K 接1 时，金属棒ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R 为多大？（2）当 K 接 2 后，金属棒ab 从静止开始下落，下落距离s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落s 的过程中所需的时间为多少？（3） ab 达到稳定速度后，将开关K 突然接到 3 ，试通过推导，说明ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）【答案】（ 1） EBLr （ 2） B4L4sm2 gR
4、02（ 3）匀加速直线运动mgsCB2 L2mgmgR0 B2 L2m cB2 L2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 BIL=mgIErR得 REBLrmgB2 L2v（2）由 mgR0得mgR0vB2 L2由动量定理，得 mgt BILtBLsmv 其中 q ItR0B4 L4 s m2 gR02得mgR0 B2 L2tqC UCBL vCBLv（3） K 接 3 后的充电电流 IttCBLattmg-BIL=ma得 amg2 =常数2LmCB所以 ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的v22-v2=2as根据能量转化与守恒得E mgs ( 1 mv
5、221 mv2 )22解得 ：mgsCB2 L2E2L2m cB【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况4 如图所示电路中，电源电动势 E16V，内电阻 r1.0 ，电阻 R1 9.0 ， R2 15。开关闭合后，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】 (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 ：
6、R3U 2I 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 。5 在图中 R1 14，R2 9当开关处于位置 1 时，电流表读数 I1 0.2A；当开关处于位置 2 时，电流表读数 I2 0.3A求电源的电动势 E 和内电阻 r【答案】 3V，1【解析】【详解】当开关处于位置1 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1（ R1+r）当开关处于位置2 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I2（ R2+r）代入解得： r=1， E=3V答：电源的电动势E=3V，内电阻r=16 如图所示，在A 、 B两点间接一电动势为 4V，内电阻为 1 的直流电源
7、，电阻R1 、 R2 、 R3 的阻值均为4 ，电容器的电容为30 F ，电流表内阻不计，当电键S 闭合时，求：（ 1）电流表的读数（ 2 ）电容器所带的电量（ 3）断开电键 S 后，通过 R2 的电量【答案】（ 1） 0.8A ；（ 2） 9.6 10 5 C ；（ 3）4.810 5C【解析】试题分析：当电键 S 闭合时，电阻R 、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即1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R 、R2 放电， R 、 R2 相当并联后与 R3 串联再求解通过 R2 的电11量（1）当电键 S 闭合
8、时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得：E40.8A电流表的读数 Ir 4AR31（2）电容器所带的电量QCU 3CIR33010 60.8 4C 9.6 10 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R 、 R2 相当并联后与R3 串联由于1各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q4.810 5 C27 如图所示，线段 A 为某电源的 U I 图线，线段 B 为某电阻 R 的 U I 图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：（ 1）电源的输出功率 P 出 是多大？（ 2）电源内部损耗的电功率 P 内是多少？（ 3）电源的效率 是多大？【答案】（ 1） 4W，（
9、2）2W，（ 3）66.7%【解析】试题分析：（1）由电源的U-I 图象读出电动势，求出内阻两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI 求出电源的输出功率 （ 2 ） 电 源 内 部 损 耗 的 电 功 率 由 公 式2求 解 （ 3 ） 电 源 的 总 功 率 为出P内IrPP总IE ，电源的效率为P出 代入数据求解即可P总（1）从 A 的图线可读出，电源的电动势E3E=3V，内阻 r0.5I m6从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流 I=2A则电源的输出功率为 PUI22W4W出（2）电源内部损耗的电功率22PIr2 0.5W 2W内（3）电
10、源的总功率为 P总IE23W6WP出4100%66.7%故电源的效率为P总6【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率8 如图所示 ，电源电动势E27 V，内阻 r 2 ， 固定电阻 R2 4 ， R1 为光敏电阻 C 为平行板电容器 ，其电容 C 3pF，虚线到两极板距离相等，极板长L 0.2 m，间距 2d 1.0 10 mP 为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形 a、 b 构成 ，它可绕 AA轴转动当细光束通过扇形 a、 b 照射光敏电阻 R1 时， R1
11、的阻值分别为 12 、 3 有.带电量4 C 微粒沿图中虚线以速度v0 10 m/s 连续射入 C 的电场中假设照在 R1为 q 1.0 10上的光强发生变化时R1 阻值立即有相应的改变重力加速度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过a 照射到R1 上时 ，电容器所带的电量；(2)细光束通过a 照射到R1 上时 ，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到R1 上时带电微粒能否从C 的电场中射出【答案】 （1） Q1.810 11 C （ 2）带电粒子能从C 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束
12、通过a 照射到 R1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡细光束通过 b 照射到 R1 上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从 C 的电场中射出【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得E27I1.5AR1 R2 r12 4 2又电容器板间电压U CU 2IR2 ，得 UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得 Q 1.810 11C（2）细光束通过U Ca 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mg qd解得 m 0.6 10 2 kg细光束通过 b 照射时，同理可得 U C 12V由牛顿第二定律，得 q U Cmgma 解得 a10m
13、/s2dy1 at 2l微粒做类平抛运动，得， t2v0解得 y 0.2 102 md ， 所以带电粒子能从C 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用9 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d 4cm，电源电动势 E 24V，内电阻r 1，电阻 R 15，闭合开关S待电路稳定后，一带电量q110 5C，质量m 210 4kg的小球恰好静止于两板之间取g 10m/s 2求：（ 1）两板间的电压；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值【答案】（ 1） 8V（ 2
14、）8【解析】【详解】(1)对小球，由平衡条件得：mgqE ，又 EU，d整理并代入数据解得：Umgd2 10 410 0.04 V 8V ；q110 5(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为RP ，由闭合电路欧姆定律得：EI，RRPr而UIRP ，则得：ERPU，RRPr代入数据可得：24RP8，15RP1解得：RP8。答：(1)两板间的电压为8V；(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8.10 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.1T ，金属棒 AD 长 0.4m ，与框架宽度相同，电阻r=1.3，框架电阻不计，电阻R1=2， R2=3 当金属棒以5m/s 速度匀速向右运动时，求：（ 1）流过金属
15、棒的感应电流为多大？（ 2）若图中电容器 C 为 0.3F，则电容器中储存多少电荷量？-8【答案】（ 1） 0.08A （ 2）2.88 10C【详解】（1）棒产生的电动势：EBlv0.2V外电阻为：R1R2R1.2R1R2通过棒的感应电流：E0.2I0.08AR r1.2 1.3（2）电容器两板间的电压：UIR0.096V电容器带电量：QCU0.3 10 60.0962.8810 8 C.11 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R 使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和 1.0 V；重新调节R 使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示
16、数分别为2.0 A 和 15.0 V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【答案】 22.0 W2 【解析】【详解】当电流表和电压表的示数为 0.5 A 和 1.0 V 时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值rU 11.0I120.5当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和 15.0 V，则电动机的总功率P总 U 2 I 215.02.0 W 30.0 W线圈电阻的热功率热Ir2P2.02 W 8.0 W所以电动机的输出功率P输出 P总 P热30.0 W 8.0 W 22.0 W12 如图所示电路，电源电动势 E=6V，内阻 r=1 外电
17、路中电阻R1=2， R2=3，R3=7.5 电容器的电容 C=4F（1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所带的电量（2）电键从闭合到断开，流过电流表A 的电量【答案】 7.210 6 C ; 1.9210 5 C【解析】【分析】【详解】（1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流外电路总电阻为： 3干路电流为：1 5A .路端电压为： U E Ir 4. 5V电容器的电压为：U1 1. 8V所以电容器的电量：Q1 CU17. 2-610C， b 板带正电， a 板带负电（2） S 断开，电路稳定时，电容器的电压就是R2 的电压， U2 3V所以电容器的电量：Q221. 2-5 CU 10C， a 板带正电， b 板带负电-5则流过电流表 A 的电量 Q Q1 Q2 1. 92 10C【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳定时，电容器所在电路没有电流，其电压与所并联的电路两端的电压相等