高中物理闭合电路的欧姆定律试题经典及解析
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高中物理闭合电路的欧姆定律试题经典及解析
一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律
1．如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1Ω，电炉电阻R＝19Ω，电解槽电阻r′＝0.5Ω.当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684W；S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变)．试求：
（1）电源的电动势；
（2）S1、S2闭合时，流过电解槽的电流大小；
（3）S1、S2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．
【答案】（1）120V（2）20A（3）1700W
【解析】
（1）S1闭合，S2断开时电炉中电流106PIAR
电源电动势0()120EIRrV；
（2）S1、S2都闭合时电炉中电流为25BPIAR
电源路端电压为95RUIRV
流过电源的电流为25EUIAr
流过电槽的电流为20ABIIIA；
（3）电解槽消耗的电功率1900AAPIUW
电解槽内热损耗功率2'200APIrW热
电解槽转化成化学能的功率为1700APPPW化热．
点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流．
2．如图所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用Pr，P1和P2分别表示电阻r，R1，R2上所消耗的功率，当R1=R2= r时，求：
(1)Ir∶I1∶I2等于多少
(2)Pr∶P1∶P2等于多少
【答案】(1)2：1：1；(2)4：1：1。
【解析】
【详解】
(1)设干路电流为I，流过R1和R2的电流分别为I1和I2。
由题，R1和R2并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故
I1=I2=12I
即
Ir∶I1∶I2=2：1：1
(2)根据公式P=I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即
Pr：P1：P2=4：1：1
3．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
4．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．
5．如图所示，电源的电动势为10 V，内阻为1 Ω，R1=3 Ω，R2=6 Ω，C=30 μF求：
（1）闭合电键S，稳定后通过电阻R2的电流．
（2）再将电键S断开，再次稳定后通过电阻R1的电荷量．
【答案】（1）1 A （2）1.2×10﹣4C
【解析】
【详解】
（1）闭合开关S，稳定后电容器相当于开关断开，根据全电路欧姆定律得：
12101361EIAARRr
（2）闭合开关S时，电容器两端的电压即R2两端的电压，为：U2=IR2=1×6V=6V
开关S断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为E=10V，则通过R1的电荷量为：
Q=C（E-U2）=3×10-5×（10-6）C=1.2×10-4C
6．如图所示，导体杆ab的质量为0.02kg，电阻为2，放置在与水平面成30o角的光滑倾斜金属导轨上，导轨间距为0.5m且电阻不计，系统处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.2T，电源内阻为1，通电后杆能静止于导轨上，g取10m/s2。
求：
（1）电源电动势E；
（2）若突然将磁场反向，求反向后瞬间导体杆的加速度。（不计磁场反向引起的电磁感应效应）
【答案】(1) 3VE (2) 210m/sa
【解析】
【详解】
（1）开关闭合，通电导体棒受重力、安培力、支持力而处于静止状态，受力示意图如下：
沿斜面方向受力平衡：
sin30oBILmg ①
根据欧姆定律：
EIRr ②
联立①、②解得：
3VE ③
（2）磁场反向后，导体棒将沿导轨向下加速运动，受力示意图如下
由牛顿第二定律：
sin30oBILmgma④
解得：
210m/sa（沿导轨平面向下） ⑤
7．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=22037.53W=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
8．如图所示的电路中，当开关K断开时，V、A的示数分别为2.1V和0.5A，闭合K后它们的示数变为2V和0.6A，求电源的电动势和内电阻？（两表均为理想表）
【答案】2.6V，1Ω
【解析】
【分析】
【详解】
解：根据欧姆定律得：11EUIr，22EUIr
代入数据得：2.10.5Er，20.6Er
解得：E=2.6V，r=1Ω
9．如图所示,电源电动势 E=10V,内阻 r=1Ω,定值电阻 R1=3Ω。电键 S断开时,定值电阻 R2的功率为 6W,电源的输出功率为 9W。电键 S 接通后,理想电流表的读数为 1.25A。求出：
（1）断开电键S时电流表的读数；
（2）定值电阻 R3的阻值。
【答案】(1)1A (2) 12Ω
【解析】
【详解】
（1）电键断开时，电阻R1消耗的功率为： 12-3WPPP出
根据
211PIR
解得
I1A
（2）由闭合电路的欧姆定律
1EIRR并
2323RRRRR并
解得
3R12Ω
10．如图，电源电动势ε=10V，内阻不计，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF．
(1)闭合电键S，求稳定后通过R1的电流．
(2)然后将电键S断开，求这以后流过R1的总电量
【答案】(1)1A (2)1.2×10-4 C
【解析】
【详解】
（1）闭合开关S，当电路达到稳定后，电容器相当于开关断开，根据闭合电路欧姆定律得：
1210=A1A+46IRR
（2）闭合开关S时，电容器两端的电压即电阻R2两端的电压，为：
22==6VUIR
开关S断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为=10V，则通过电阻R1的电荷量为：
542==310106C1.210CQCEU
11．如图所示，电源电动势E=8V，内阻为r=0．5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1．5Ω．求：
（1）通过电动机的电流；
（2）电源的输出功率；
（3）电动机的输出功率．
【答案】（1）1A；（2）7．5W；（3）3W
【解析】
试题分析：（1）灯泡L正常发光，通过灯泡的电流，1LLLPIAU＝＝
电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IM=IL=1（A）；
（2）路端电压：U=E-Ir=7．5（V），
电源的输出功率：P=UI=7．5（W）；
（3）电动机两端的电压UM=U-UL=4．5（V）；
电动机的输出功率P输出=UMIM-IM2R=3W
考点：电功率；闭合电路欧姆定律
【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件．
12．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：
