高考物理闭合电路的欧姆定律试题(有答案和解析)含解析

高考物理闭合电路的欧姆定律试题(有答案和解析)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1Ω的直流电源，三个电阻的阻值均为4Ω，电容器的电容为20μF，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)53.210C

【解析】

【分析】

【详解】

(1)当电键S闭合时，电阻1R、2R被短路，据欧姆定律得电流表的读数为

34A0.8A14EIrR

电容器所带电荷量

653320100.84C6.410CQCUCIR

(2)断开电键后，电容器相当于电源，外电路1R、2R并联后与3R串联，由于各个电阻相等，则通过2R的电荷量为

513.210C2QQ

2．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＝R2＝12 Ω，R3＝2 Ω，金属棒ab的电阻r＝2 Ω，其他电阻不计．磁感应强度B＝0.5 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＝1×10－14kg，电荷量q＝－1×10－14C的微粒恰好静止不动．取g＝10 m/s2，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b→a，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mg＝Eq

又MNUEd＝

所以UMN＝mgdq＝0.1 V

（2）由欧姆定律得通过R3的电流为I＝3MNUR＝0.05 A

则ab棒两端的电压为Uab＝UMN＋I×0.5R1＝0.4 V.

（3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝BLv

由闭合电路欧姆定律得E＝Uab＋Ir＝0.5 V

联立解得v＝1 m/s.

3．如图所示，水平U形光滑框架，宽度1Lm，电阻忽略不计，导体棒ab的质量0.2mkg，电阻0.5R，匀强磁场的磁感应强度0.2BT，方向垂直框架向上.现用1FN的拉力由静止开始向右拉ab棒，当ab棒的速度达到2/ms时，求此时：

1ab棒产生的感应电动势的大小；

2ab棒产生的感应电流的大小和方向；

3ab棒所受安培力的大小和方向；

4ab棒的加速度的大小．

【答案】（１）0.4V （２）0.8A 从a流向b （３）0.16N 水平向左 （４）24.2/ms

【解析】

【分析】

【详解】

试题分析：（1）根据切割产生的感应电动势公式E=BLv，求出电动势的大小．（2）由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小，由右手定则判断电流的方向.（3）由安培力公式求出安培力的大小，由左手定则判断出安培力的方向．（4）根据牛顿第二定律求出ab棒的加速度．

（1）根据导体棒切割磁感线的电动势0.2120.4EBLvVV

（2）由闭合电路欧姆定律得回路电流0.40.80.5EIAAR，由右手定则可知电流方向为：从a流向b

（3）ab受安培力0.20.810.16FBILNN，由左手定则可知安培力方向为：水平向左

（4）根据牛顿第二定律有：FFma安，得ab杆的加速度2210.16/4.2/0.2FFamsmsm安

4．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0.05Ω。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

12VUEIr

120WPUI

（2）电动机启动瞬间车灯两端电压

'9 VUEIr

车灯的电阻

'1.2URI 267.5WRUP

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。

5．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，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）EBLrmg（2）44220220BLsmgRmgRBL（3）匀加速直线运动 2222mgsCBLmcBL

【解析】

【详解】

（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止，由BIL=mg

EIRr

得 EBLRrmg

（2）由 220BLvmgR

得 022mgRvBL 由动量定理，得mgtBILtmv 其中0BLsqItR

得44220220BLsmgRtmgRBL

（3）K接3后的充电电流qCUCBLvvICBLCBLatttt

mg-BIL=ma

得22mgamCBL=常数

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 22211()22Emgsmvmv

解得：2222mgsCBLEmcBL

【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．

6．一电瓶车的电源电动势E＝48V，内阻不计，其电动机线圈电阻R＝3Ω，当它以v＝4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f＝48N。除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：

(1)该电动机的输出功率；

(2)电动机消耗的总功率。

【答案】(1)192W，(2)384W。

【解析】

【详解】

(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：

48NFf

电动机的输出功率为：

484W192WPFv出；

(2)由能量守恒定律得：

2EIPIR出

代入数据解得：8AI

所以电动机消耗的总功率为：

488W384WPEI总。

7．如图所示，电路中电阻R10，电源的内电阻2r，灯泡L上标有“3V 0.25A”的字样，闭合开关S，灯泡正常发光．求：

（1）灯泡的功率；

（2）电源的电动势；

（3）电源的总功率；

【答案】(1) 0.75W (2) 6V (3) 1.5W

【解析】

【详解】

（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为 U=3V，电流为 I=0.25A

所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W

（2）由闭合电路欧姆定律得：

电源的电动势 E=U+I（R+r）=3+0.25×（10+2）=6V

（3）电源的总功率：P=IE=0.25×6W=0.5W.

8．如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V和0.4A．当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势和内电阻．

【答案】E＝2 V，r＝1 Ω

【解析】

试题分析：当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：

U1＝E－I1r即E＝1．6＋0．4r，①

当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：

U2＝E－I2r，

即E＝（1．6＋0．1）＋（0．4－0．1）r，②

由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω．

考点：闭合电路欧姆定律

【名师点睛】求解电源的电动势和内阻，常常根据两种情况由闭合电路欧姆定律列方程组求解，所以要牢记闭合电路欧姆定律的不同表达形式．

9．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3为滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．计算：

（1）定值电阻R2的阻值；

（2）滑动变阻器的最大阻值；

（3）电源的电动势和内阻．

【答案】（1）5Ω（2）300Ω （3）20V；20Ω

【解析】

【详解】

（1）当R3的滑片滑到最右端时，R3、R1均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上B点，故由B点的U、I值可求出R2的阻值为：

2450.8BBURI

（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3阻值最大．设此时外电路总电阻为R，由图像中A点坐标求出：

16800.2AAURI

13213++RRRRRR

代入数据解得滑动变阻器最大阻值

3300R

（3）由闭合电路欧姆定律得：

+EUIr

将图像中A、B两点的电压和电流代入得：

16+0.2Er

4+0.8Er

解得

20VE

20r

10．如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E＝50V，内阻r＝1Ω的电源和滑动变阻器R，导轨的宽度d＝0.2m，倾角θ=37°．质量m＝0.11kg的细杆ab垂直置于导轨上，与