物理专题汇编物理部分电路欧姆定律(一)含解析
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物理专题汇编物理部分电路欧姆定律(一)含解析
一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律
1．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长L＝60 cm，两板间的距离d＝30 cm，电源电动势E＝36 V，内阻r＝1 Ω，电阻R0＝9 Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球(可视为质点)从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝6 m/s水平向右射入两板间，小球恰好从A板右边缘射出．已知小球带电荷量q＝2×10－2 C，质量m＝2×10－2 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)带电小球在平行金属板间运动的加速度大小；
(2)滑动变阻器接入电路的阻值．
【答案】（1）60m/s2；（2）14Ω．
【解析】
【详解】
（1）小球进入电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速运动，则有：水平方向：L=v0t
竖直方向：d=at2
由上两式得：
（2）根据牛顿第二定律，有：qE-mg=ma
电压：U=Ed
解得：U=21V
设滑动变阻器接入电路的电阻值为R，根据串并联电路的特点有：
解得：R=14Ω.
【点睛】
本题是带电粒子在电场中类平抛运动和电路问题的综合，容易出错的是受习惯思维的影响，求加速度时将重力遗忘，要注意分析受力情况，根据合力求加速度．
2．如图所示，电源两端电压U保持不变．当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时，电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，电阻R1的电功率为P1，电阻RA的电功率为PA；当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时，电压表的示数U2为2V，电流表的示数为I2，电阻RB的电功率为PB；当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器滑片P位于最右端时，电阻R2的电功率为8W．已知：R1:R2=2:1，P1:PB=1:10，U1:U2=3:2．求：
(1)电源两端的电压U；
(2)电阻R2的阻值；
(3)电阻RA的电功率PA．
【答案】(1)U=12V (2)R2=2Ω (3)4.5W
【解析】
(1)已知： U1∶U2=3∶2
R1∶R2=2∶1
由图甲、乙得：U1=I1(R1 + R2 )
U2=I2 R2
解得：12II=12
已知：P1∶PB=1∶10
由图甲、乙得：P1 = I12R1
PB = I22RB
解得：R1 =25RB
由电源两端电压U不变 I1(R1+R2+RA) = I2(R2+RB)
解得：RA =9R2
由图乙得：2UU=22BRRR U2=2V
解得：U=12V
(2)由图丙得：2UU=212RRR
解得：U2 = 4V
P2=8W
R2 =222UP=2(4V)8W= 2
(3)由U1∶U2=3∶2
解得：U1=3V
UA =U－U1=9V RA=9R2=18PA=2AAUR=4.5W
【点睛】本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目．在解题过程中，注意电路的分析，根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图，同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系，结合题目中给出的已知条件进行解决．
3．在如图所示的电路中，电源的电动势E=6．0V，内电阻r=1．0Ω，外电路的电阻R=11．0Ω．闭合开关S．求：
（1）通过电阻R的电流Ⅰ；
（2）在内电阻r上损耗的电功率P；
（3）电源的总功率P总．
【答案】（1）通过电阻R的电流为0．5A；
（2）在内电阻r上损耗的电功率P为0．25W；（3）电源的总功率P总为3W．
【解析】
试题分析：（1）根据闭合电路欧姆定律，通过电阻R的电流为：，
（2）r上损耗的电功率为：P=I2r=0．5×0．5×1=0．25W，
（3）电源的总功率为：P总=IE=6×0．5=3 W．
考点：闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．
4．如图1所示，水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布，方向垂直于水平面向下，磁感应强度沿y轴方向没有变化，与横坐标x的关系如图2所示，图线是双曲线（坐标轴是渐进线）；顶角θ=45°的光滑金属长导轨 MON固定在水平面内，ON与x轴重合，一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON向右滑动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触．已知t=0时，导体棒位于顶角O处；导体棒的质量为m=2kg；OM、ON接触处O点的接触电阻为R=0.5Ω，其余电阻不计；回路电动势E与时间t的关系如图3所示，图线是过原点的直线．求：
（1）t=2s时流过导体棒的电流强度I2的大小； （2）1～2s时间内回路中流过的电量q的大小；
（3）导体棒滑动过程中水平外力F（单位：N）与横坐标x（单位：m）的关系式．
【答案】（1）t=2s时流过导体棒的电流强度I2的大小为8A；
（2）1～2s时间内回路中流过的电量q的大小为6C；
（3）导体棒滑动过程中水平外力F与横坐标x的关系式为F=（4+4）N．
【解析】
试题分析：（1）根据E—t图像中的图线是过原点的直线特点
有：EIR得：28IA（2分）
（2）可判断I—t图像中的图线也是过原点的直线 （1分）
有：t=1s时14IA可有：122IIqItt（2分）
得：6qC（1分）
（3）因θ=45°，可知任意t时刻回路中导体棒有效切割长度L=x （2分）
再根据B—x图像中的图线是双曲线特点：Bx=1
有：()EBLvBxv且2Et（2分）
可得：2vt，所以导体棒的运动是匀加速直线运动，加速度22/ams（2分）
又有：()FBILBIxBxI安且I也与时间成正比 （2分）
再有：FFma安（2分）
212xat（2分）
得：44Fx（2分）
考点：本题考查电磁感应、图像、力与运动等知识，意在考查学生读图、试图的能力，利用图像和数学知识解决问题的能力．
5．如图所示，长为 L、电阻 r＝0.3Ω、质量 m＝0.1kg 的金属棒 CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是 L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有 R＝0.5Ω 的电阻，量程为0~3.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程为
0~1.0V 的电压表接在电阻 R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力 F 使金属棒右移，当金属棒以 v＝2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问：
(1)在图中标出两块表的正负接线柱；
(2)此满偏的电表是什么表？说明理由；
(3)拉动金属棒的外力 F 多大？
【答案】（1）电压表上正下负、电流表左正右负；（2）电压表满偏，理由见解析；（3）1.6N
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据右手定则可知电压表上正下负、电流表左正右负
(2)电压表满偏
若电流表满偏，则I=3A
根据欧姆定律
1.5VUIR
大于电压表量程，故电压表满偏
(3)U=1V时根据欧姆定律
2AUIR
由能量守恒可知回路的电功率等于外力的功率，即
2)IRrFv（
解得F=1.6N
6．若加在某导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0.4A．如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为多大？
【答案】2A
【解析】
【详解】
设是导体两端原来的电压为U，电流为I，则导体电阻
URI，
又由题，导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0.4 A，则有
35(0.4)URI=，
联立得
350.4UUII=，
解得 =1.0AI，
当电压变为2U时，
22AII==
7．用一个标有额定电压为12V的灯泡做实验，测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图线如图所示，求：
（1）设灯丝电阻与绝对温度成正比，室温为300K，求正常发光条件下灯丝的温度。
（2）将一定值电阻与灯泡串联后接到20V电压上，要使灯泡能正常发光，串联的电阻为多大？
【答案】（1）2400K （2）5.33
【解析】
【详解】
（1）设灯泡的电阻为RkT，当电压为0时有，温度为室温1300KT
111RkT
当灯泡为额定功率时，为度为2T，电阻为
228RkT
联立解得
22400KT
（2）灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为
221.5AUIR
故电阻的阻值为
220125.331.5UURI
8．在如图所示的电路中，三个电阻的阻值分别是12ΩR，24ΩR，34ΩR，电池电动势4.2VE，内阻0.2Ωr，求：
(1)接通电键K，断开电键D时，1R和2R两端电压之比12UU：； (2)两个电键都接通时，1R和2R两端电压之比12UU：；
(3)两个电键都接通时，通过1R的电流I.
【答案】（1）1：2（2）1：1（3）1A
【解析】
【详解】
(1)接通开关K，断开开关D时，1R和2R串联，电流相等，根据UIR知1R和2R两端电压之比：
11222142
URUR==
(2)两个电键都接通时，2R和3R并联，并联电阻：
23232ΩRRRRR
再与1R串联，则电阻2R和3R的电流相等，则通过1R和2R的电流之比为2：1，根据UIR可知1R和2R两端电压之比：
112 1:1URUR
(3)两个电键都接通时，根据闭合电路欧姆定律得：通过1R的电流强度为：
114.2A1A220.2IRREr==
9．如图所示，电源内阻0.4Ωr，12344ΩRRRR，当电键K闭合时，电流表与电压表读数分别为2A，2V，试求：
(1)电源电动势E；
(2)电键K断开时，电压表读数为多少？
【答案】（1）7V（2）3.96V
【解析】
