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1、高考物理闭合电路的欧姆定律基础练习题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示， R1=R2=2.5 ，滑动变阻器 R 的最大阻值为 10，电压表为理想电表。闭合电键 S，移动滑动变阻器的滑片 P，当滑片 P 分别滑到变阻器的两端 a 和 b 时，电源输出功率均为 4.5W 。求(1)电源电动势；(2)滑片 P 滑动到变阻器b 端时，电压表示数。【答案】 (1) E12V(2) U = 7.5V【解析】【详解】(1)当 P 滑到 a 端时，R外1R1RR24.5RR2电源输出功率：2E2P I R外1(）R外1R外1r当 P 滑到 b 端时，R外2R1R12.5电源输出功率：P
2、I2R外 2E2(）R外 2R外 2r得：r7.5E12V(2)当 P 滑到 b 端时，EI0.6AR外 2r电压表示数：UEI r7.5V2 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）3 如图所示， R1324闭合时，间距为d 的平行板电容器 C 的正中间有 R2R 2R ，电键 S一质量为 m，带电量为 q 的小球恰好处于静止状态；现将电键S断开，小
3、球将向电容器某一个极板运动。若不计电源内阻，求：(1)电源的电动势大小；(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。2mgdgd【答案】 (1) E(2) v0q3【解析】【详解】(1)电键 S 闭合时， R1、 R3 并联与 R4 串联， (R2 中没有电流通过)UC U4 1 E2对带电小球有：得： EqU CqEmg2dd2mgdq(2)电键 S 断开后， R1、 R4 串联，则E2mgdU C33q小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得解得： v0mg dq U C1 mv2222gd34 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
4、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 R 1.2IU 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
5、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。5 如图所示电路中，电阻R1 =R2=R3=10 ，电源内阻r=5，电压表可视为理想电表。当开关 S1 和 S2 均闭合时，电压表的示数为 10V。求：（1）电源的电动势（2）当开关S1 闭合而 S2 断开时，电压表的示数【答案】 (1)E=20V(2)16V【解析】【详解】(1)电阻 R2 中的电流IU 21AR2外电阻R1 R315R R2R3R1根据闭合电路欧姆定律IERr得E=I（ R+r）代入数据解得：E=1（ 15+5） V=20V(2)当开关 S1 闭合而 S2 断开时；由闭合电路欧姆定律可知：R1R2
6、UER1R2R解得：U16V6 在如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0 R0 为 1.5 ，小，电路中电阻型直流电动机M 的内阻为 0.5闭合开关S 后，电动机转动，电流表的示数为2.0A求：（1）电动机两端的电压；（2）电源输出的电功率【答案】 （1） 7.0V（ 2）20W【解析】试题分析：（ 1）电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻R0 电压之和，（ 2）电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率.（1）电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为U E U内 U R0 122 12 1.5 V7V（2）电源的输出的功率为：P总EI I 2r12 2 22
7、 1 W 20W7 如图所示的电路中，电源的电动势 E 12V ，内阻未知， R1 8 ， R2 1.5 ， 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I 0P03A1A，灯丝电阻 RLU 0 2U 033 ；P0（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 R1RL r），得 rE( R1RL )121
8、 ；I 08 31（3）闭合 S 时，设外电路总电阻为R外， R并RL R231.5RL R231 ；1.5所以 R外R并R1189 ；设干路电流为 I 总 ，则 I 总Er12 A1.2A ；R外91灯两端的电压 U L ，则 U LI 总RL R21.21V 1.2V ；R2RL灯的实际功率为 PL ： PLU L21.21.2W0.48W RL3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8 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
9、率最大，并写出最大值的表达式。【答案】E24r【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E 2Pm.4r9 如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的 U-I 图象 (b) 。直流电机的线圈电阻R=0.25 ，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I=2A，求：（1）电源的电动势E 及内阻 r；（2）直流电机输出功率P【答案】（ 1） 3V； 0.5 （ 2） 3W【解析】【详解】( 1) 由图 b 可知E3V ，rv；0.5t( 2) 由电路的路端电压
10、与负载的关系：UEIr2V非纯电阻元件，根据能量守恒定律：UIP出I 2 R所以PUII 2R3W出10 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 、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
11、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） U00BdRv； bB2 dv0，MN （ ）U0Vp=Bdv2 aR 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=Bdv0则开关断开时U =Bdv00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
12、 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：B2dvV p0h(Rr )11 如图所示的电路中，电源电动势Ed 6V，内阻 r 1，一定值电阻R0 9.0 ，变阻箱阻值在 0 99.99 范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L100cm ，板间距离d40cm ，重力加速度g10m/s 2，此时，将变阻箱阻值调到R1 2.0，一带电小球以v010m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求：（ 1）变阻箱阻值 R
13、12.0 时， R0 的电功率是多少？（ 2）变阻箱阻值 R12.0 时，若电容器的电容 C 2F，则此时电容器极板上带电量多大？（ 3）保持带电小球以 v0 10m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？【答案】（ 1） 2.25W6C（3） 50（ 2） 210【解析】【详解】（1）当 R1 2.0 时，闭合回路电流I 为：IEdR0rR1代入数据解得：I0.5A所以 PR0 I2R0 0.52 9 2.25W ；(2)当 R12.0 时， UR1IR1 1V由 Q CU 2 10 6C；(3) 当 R1 2.0 时，则： Mg qE
14、EU R1d电路中分压关系，则有：U R1R1EdR1R0r调节变阻箱阻值到R1 ，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则：qE Mg Ma2且 U R1R1R1EdrR0U R1E2d又 d1 at 222水平向： L vot由以上各工，代入数值得R1 50。12 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表，当电阻箱读数为R1 2时，电压表读数为U1 4V；当电阻箱读数为R2 5时，电压表读数为U2 5V求：电源的电动势 E和内阻r【答案】 6V；1【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为R 2 时 E U 1U 1 r1R1当电阻箱读数为R5时，E U2U 2 r2R2联立上两式得 r(U 2U 1 )R1R21U 1R2U 2R1代入式得 E6V