高考物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

高考物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律

1．如图(1)所示 ，线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40cm，电阻r＝2Ω，线圈与阻值R＝6Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20cm的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图(2)所示规律变化，试求：(保留两位有效数字)

(1)通过电阻R的电流方向和大小；

(2)电压表的示数．

【答案】（1）电流的方向为BA；7.9A； （2）47V

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由楞次定律得电流的方向为BA

由法拉第电磁感应定律得

BEnnStt磁场面积22()2dS而0.30.2/1/0.20.1BTsTst

根据闭合电路的欧姆定律7.9EIARr

（2）电阻R两端的电压为U=IR=47V

2．如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电阻R1=1.5Ω，电动机的线圈电阻R0=1.0Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：

(1)电源的路端电压；

(2)电动机输出的机械功率。

【答案】(1)9V；(2)8W 【解析】

【分析】

【详解】

(1)流过电源的电流为I，则

11IRU

路端电压为U，由闭合电路欧姆定律

UEIr

解得

9VU

(2)电动机两端的电压为

M1()UEIRr

电动机消耗的机械功率为

2M0PUIIR

解得

8WP

3．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）

4．如图所示，在A、B两点间接一电动势为4V，内电阻为1的直流电源，电阻1R、2R、3R的阻值均为4，电容器的电容为30F，电流表内阻不计，当电键S闭合时，求：

（1）电流表的读数．

（2）电容器所带的电量． （3）断开电键S后，通过2R的电量．

【答案】（1）0.8A；（2）59.610C；（3）54.810C

【解析】

试题分析：当电键S闭合时，电阻1R、2R被短路．根据欧姆定律求出流过3R的电流，即电流表的读数．电容器的电压等于3R两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量．断开电键S后，电容器通过1R、2R放电，1R、2R相当并联后与3R串联．再求解通过2R的电量．

（1）当电键S闭合时，电阻1R、2R被短路．根据欧姆定律得：

电流表的读数340.841EIAARr

（2）电容器所带的电量653330100.849.610QCUCIRCC

（3）断开电键S后，电容器相当于电源，外电路是1R、2R相当并联后与3R串联．由于各个电阻都相等，则通过2R的电量为514.8102QQC

5．在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm．电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω．闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板．若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m=2.0×10-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2．求：

（1）A、B两金属板间的电压的大小U；

（2）滑动变阻器消耗的电功率P；

（3）电源的效率η．

【答案】（1）U =200V（2）20W（3）0099.5

【解析】 【详解】

（1）小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速直线运动，设A、B两极板间电压为U，根据动能定理有：

20102qUmgdmv，

解得：U = 200 V．

（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流1EIRRr，而

U = IR ，

解得：R = 2×103 Ω

滑动变阻器消耗的电功率220UPWR．

（3）电源的效率2121()099.50()PIRRPIRRr出总．

【点睛】

本题电场与电路的综合应用，小球在电场中做匀减速运动，由动能定理求电压．根据电路的结构，由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻．

6．如图所示，电源电动势E=30 V，内阻r=1 Ω，电阻R1=4 Ω，R2=10 Ω．两正对的平行金属板长L=0.2 m，两板间的距离d=0.1 m．闭合开关S后，一质量m=5×10﹣8kg，电荷量q=+4×10﹣6C的粒子以平行于两板且大小为 =5×102m/s的初速度从两板的正中间射入，求粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小？（不考虑粒子的重力）

【答案】

【解析】根据闭合电路欧姆定律，有：

电场强度：

粒子做类似平抛运动，根据分运动公式，有：

L=v0t

y=at2

其中： 联立解得：

点睛：本题是简单的力电综合问题，关键是明确电路结构和粒子的运动规律，然后根据闭合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解．

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=22037.5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

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，已知路端电压U＝18 V，电容器C1＝6 μF、C2＝3 μF，电阻R1＝6 Ω、R2＝3 Ω.当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB等于多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？

【答案】18 V；减少了3.6×10－5C

【解析】

【详解】

在电路中电容器C1、C2相当于断路.当S断开时，电路中无电流，B、C等势，A、D等势，因此UAB＝U＝18 V.

当S闭合时，R1和R2串联，C1两端的电压等于R1两端电压，C2两端的电压为R2两端电压，C1电荷量变化的计算首先从电压变化入手.

当S断开时，UAC＝18 V，电容器C1带电荷量为

Q1＝C1UAC＝6×10－6×18 C＝1.08×10－4C.

当S闭合时，电路R1、R2导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压，由串联电路的电压分配关系得

UAC′＝U＝663×18 V＝12V

此时电容器C1的带电荷量为

Q′＝C1UAC′＝6×10－6×12 C＝7.2×10－5C

电容器C1带电荷量的变化量为

ΔQ＝Q′－Q1＝－3.6×10－5C

负号表示减少，即C1的带电荷量减少了3.6×10－5C.

10．如图所示电路中，电源电动势12EV，内阻2r，14R，26R，33R．

（1）若在C．D间连一个理想电流表，其读数是多少？

（2）若在C．D间连一个理想电压表，其读数是多少？

【答案】（1）1A；（2）6V

【解析】

【分析】

【详解】

（1）若在C.D间连一个理想电流表，则电路结构为23RR、并联后与1R串联，接到电源上，根据闭合电路欧姆定律得：

总电流1121.5224EIARRr并

所以并联部分的电压为：3URIV并

所以通过电流表的电流为13313UIAAR．

（2）若在C.D间连一个理想电压表，则电路结构为12RR、串联接到电源上，电压表测量的是2R的电压：则2212126612EURVVRRr．

【点睛】

本题中理想电流表看作短路，理想电压表看作断路，认识电路的连接关系是解题的基础．

11．如图所示，导轨间的距离L=0.5m，B=2T，ab棒的质量m=1kg，物块重G=3N，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2，电源的电动势E=10V，r=0.1Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？（g取10m/s2）

【答案】1.9Ω≤R≤9.9Ω时棒处于静止状态

【解析】

【分析】

【详解】

依据物体平衡条件可得，

恰不右滑时有：G﹣μmg﹣BLI1=0…①

恰不左滑时有：G+μmg﹣BLI2=0…②