高中物理闭合电路的欧姆定律真题汇编(含答案)及解析

高中物理闭合电路的欧姆定律真题汇编(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．如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，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=1×1.38=1.38（V）

2．手电筒里的两节干电池（串联）用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势E1=1.5V，内阻r1=0.3Ω；一节旧电池的电动势E2=1.2V，内阻r2=4.3Ω。手电筒使用的小灯泡的电阻R=4.4Ω。求：

(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；

(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2上的电压；

(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。

【答案】(1)2.64V；(2)1.29V；(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势E2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小

【解析】

【分析】

【详解】

(1)两节新电池串联时，电流

11A2=20.6EIRr

灯泡两端的电压

2.64VUIR

(2)一新、一旧电池串联时，电流

12120.3A=EEIRrr 灯泡两端的电压

1.32VUIR

旧电池的内阻r2上的电压

21.29VrUIr

(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势E2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小。

3．如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，金属板长为L，在两金属板左端正中间位置M，有一个小液滴以初速度v0水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为m，带负电，电荷量为q．要使液滴从B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？(重力加速度用g表示)

【答案】220222mdvmgdEqLq

【解析】

【详解】

由闭合电路欧姆定律得2EEIRRR

两金属板间电压为UBA＝IR＝2E

由牛顿第二定律得qBAUd－mg＝ma

液滴在电场中做类平抛运动，有

L＝v0t 21 22dat

联立解得220222mdvmgdEqLq

【点睛】

题是电路与电场两部分知识的综合，关键是确定电容器的电压与电动势的关系，掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律．

4．有一个100匝的线圈，在0.2s内穿过它的磁通量从0.04Wb增加到0.14Wb，求线圈中的感应电动势为多大？如果线圈的电阻是10Ω，把它跟一个电阻是990Ω的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？ 【答案】50V， 0.05A．

【解析】

【详解】

已知n=100匝，△t=0.2s，△Φ=0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势

0.1100V=50V0.2Ent

由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流

50A=0.05A10990EIRr

5．电路如图所示,电源电动势28EV,内阻r =2Ω,电阻112R,244RR,38R,C为平行板电容器,其电容C=3.0PF,虚线到两极板间距离相等,极板长=0.20Lm,两极板的间距21.010dm

（1）若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过4R的总电荷量为多少?

（2）若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以02.0/vms的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?( g取210/ms)

【答案】（1）126.010C；（2）不能从C的电场中射出.

【解析】

【详解】

（1）开关S断开时,电阻3R两端的电压为

332316RUEVRRr

开关S闭合后,外电阻为

1231236RRRRRRR

路端电压为

21VRUERr. 此时电阻3R两端电压为

'3U32314VRURR

则流过4R的总电荷量为

33'QCUCU126.010C

（2）设带电微粒质量为m,电荷量为q当开关S断开时有

3qUmgd

当开关S闭合后,设带电微粒加速度为a,则

'3qUmgmad

设带电微粒能从C的电场中射出,则水平方向运动时间为:

0Ltv

竖直方向的位移为:

212yat

由以上各式求得

136.25102dym

故带电微粒不能从C的电场中射出.

6．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 Ω，定值电阻R0＝3 Ω．

（1）当R为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？

（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=205Ω2=7.5Ω

由题图甲分析知道，当R=0时，R0消耗的功率最大，最大为Pm=200ERRr=22037.53W=10.9W

（2）当R＋R0=r，即R=4.5Ω时，电源的输出功率最大，最大值P=20ERRr(R+R0)=220 34.57.5(3+4.5)W=13.3W

7．如图所示，水平放置的平行金属导轨abdc，相距l＝0.50m，bd间连有一固定电阻R＝0.20Ω，导轨电阻可忽略不计．磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒MN垂直放在导轨上，其电阻也为R，导体棒能无摩擦地沿导轨滑动，当MN以v＝4.0m/s的速度水平向右匀速运动时，求：

（1）导体棒MN中感应电动势的大小；

（2）回路中感应电流的大小，流过R的电流方向；

（3）导体棒MN两端电压的大小．

【答案】(1) 0.80V；(2)2A，b到d；（3）0.4V。

【解析】

【分析】

（1）导体垂直切割磁感线，由公式E=BLv求出感应电动势；

（2）MN相当于电源，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流大小；

（3）棒两端的电压是路端电压，由U=IR即可求出结果．

【详解】

（1）根据法拉第电磁感应定律得：感应电动势

0.80EBlvV

（2）根据闭合电路的欧姆定律得，通过R的电流

22EIRA

由右手定则可知，流过R的电流方向为b到d

（3）导体棒MN两端电压为路端电压，则：

0.4UIRV

【点睛】

本题是电磁感应、电路和磁场相结合的综合题，应用E=BLv、欧姆定律即可解题，要注意ab切割磁感线产生电动势，ab相当于电源，ab两端电势差不是感应电动势，而是路端电压．

8．如图所示，电源的电动势E=80V，内电阻4Ωr，12ΩR，2R为电阻箱。求：

（1）当电阻箱2R阻值为多大时，电阻1R消耗的功率最大？

（2）当电阻箱2R阻值为多大时，电阻箱2R消耗的功率最大？

（3）当电阻箱2R阻值为14Ω时，电源输出功率为多少？此时电源效率为多少？

【答案】（1）0Ω（2）6Ω（3）256W；80%

【解析】

【详解】

（1）由

2PIR

可知I最大时R1功率最大，

又由

12rEIRR

可知：当R2=0时R1消耗功率最大。

（2）设R2消耗的电功率为P1，则

221221211+++++2+EEPRrRRRrRRrR

由数学知识可知，分母最小时分数值越大，因

211++2+12RrRRrR

当且仅当21+RrRR 取“=”，此时R2消耗的电功率最大，则21r6RR；

（3）设电源的输出功率为P出，则：

212(256WPIRR出）

电源的效率为

100%80%rRR

9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度0.1BT，金属棒AD长0.4m，与框架宽度相同，电阻r=1.3Ω，框架电阻不计，电阻R1=2Ω， R2=3Ω当金属棒以5m/s速度匀速向右运动时，求：

（1）流过金属棒的感应电流为多大？

（2）若图中电容器C为0.3μF，则电容器中储存多少电荷量？

【答案】（1）0.08A（2）2.88×10-8C

【解析】

【详解】

（1）棒产生的电动势：

0.2VEBlv

外电阻为：

12121.2RRRRR

通过棒的感应电流：

0.20.08A1.21.3EIRr

（2）电容器两板间的电压：

0.096VUIR

电容器带电量：

680.3100.0962.8810QCUC.

10．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 W 2 Ω

【解析】