高考物理闭合电路的欧姆定律试题经典

高考物理闭合电路的欧姆定律试题经典

一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律

1．小勇同学设计了一种测定风力大小的装置，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。0R是一个阻值为40Ω的定值电阻。V是由理想电压表改装成的指针式测风力显示器。R是与迎风板A相连的一个压敏电阻，其阻值可随风的压力大小变化而改变，其关系如下表所示。迎风板A的重力忽略不计。试求：

压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …

电阻/R 30 28 26 24 22 20 18 …

（1）利用表中的数据归纳出电阻R随风力F变化的函数式；

（2）若电压表的最大量程为5V，该装置能测得的最大风力为多少牛顿；

（3）当风力F为500N时，电压表示数是多少；

（4）如果电源E的电动势降低，要使相同风力时电压表测得的示数不变，需要调换0R，调换后的0R的阻值大小如何变化？（只写结论）

【答案】（1）300.04()RF；（2）m550FN；（3）4.8VU；（4）阻值变大

【解析】

【分析】

【详解】

（1）通过表中数据可得：FcR，故R与F成线性变化关系设它们的关系式为：

RkFb

代入数据得：

300.04(Ω)RF①

（2）由题意，0R上的电压05VRU，通过0R的电流为

00RUIR② 0RREUURII③

解①~④式，得，当电压表两端电压RU为5V时，测得的风力最大

m550FN④

（3）由①式得10ΩR

004.8VREURR⑤

（4）阻值变大

2．如图所示电路中，14R，26R，30CF，电池的内阻2r，电动势12EV．

（1）闭合开关S，求稳定后通过1R的电流．

（2）求将开关断开后流过1R的总电荷量．

【答案】（1）1A；（2）41.810C

【解析】

【详解】

（1）闭合开关S电路稳定后，电容视为断路，则由图可知，1R与2R串联，由闭合电路的欧姆定律有：

12121A462EIRRr

所以稳定后通过1R的电流为1A．

（2）闭合开关S后，电容器两端的电压与2R的相等，有

16V6VCU

将开关S断开后，电容器两端的电压与电源的电动势相等，有

'12VCUE

流过1R的总电荷量为

'63010126CCCQCUCU41.810C

3．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．

4．如图所示，电源的电动势110VE，电阻121R，电动机绕组的电阻0.5R，开关1S始终闭合．当开关2S断开时，电阻1R的电功率是525W；当开关2S闭合时，电阻1R的电功率是336W，求：

（1）电源的内电阻r；

（2）开关2S闭合时电动机的效率。

【答案】（1）1Ω；（2）86.9%。

【解析】

【详解】

（1）S2断开时R1消耗的功率为1525PW，则

2111EPRRr

代入数据得r=1Ω

（2）S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为2336PW，则

221UPR

解得U=84V

由闭合电路欧姆定律得

EUIr

代入数据得I=26A

设流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，则 114UIRA

又

12III

解得I2=22A

则电动机的输入功率为

M2PUI

代入数据解得M1848PW

电动机内阻消耗的功率为

2R2PIR

代入数据解得R242PW

则电动机的输出功率

MRPPP1606W

所以开关2S闭合时电动机的效率

M100%86.9%PP

5．如图所示，质量m=1 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L=1 m的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势E=8 V，内阻r=1 Ω。电动机M的额定功率为8 W，额定电压为4 V，线圈内阻R为0.2Ω，此时电动机正常工作（已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，重力加速度g取10 m/s2）。试求:

(1)通过电动机的电流IM以及电动机的输出的功率P出；

(2)通过电源的电流I总以及导体棒的电流I；

(3)磁感应强度B的大小。

【答案】(1)7.2W；(2)4A；2A；(3)3T。

【解析】

【详解】

(1)电动机的正常工作时，有

MPUI

所以

M2APIU 故电动机的输出功率为

2M7.2WPPIR出

(2)对闭合电路有

UEIr总

所以

4AEUIr总；

故流过导体棒的电流为

M2AIII总

(3)因导体棒受力平衡，则

sin376NFmg安

由

FBIL安

可得磁感应强度为

3TFBIL安

6．如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．求：

（1）电源的电动势E和内阻r．

（2）当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm为多少？

【答案】（1）E=6 V r=1 Ω （2）当R=r=1 Ω时，Pm=9 W

【解析】

【详解】

（1）由闭合电路欧姆定律EUIr得：

111UEUrR，代入得44422Er①，

222UEUrR，代入得：5555Err②，

联立上式并代入数据解得：E=6V，r=1Ω

（2）当电阻箱的阻值等于电源的内电阻时电源的输出功率最大，即有R=r=1Ω 电源的输出功率最大为：22226()92441mEEPIRrWWrr；

7．如图所示的电路中，电源的电动势12EV，内阻未知，18R，21.5R，L为规格“3V，3W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光．（不考虑温度对灯泡电阻的影响）试求：

（1）灯泡的额定电流和和灯丝电阻；

（2）电源的内阻；

（3）开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率．

【答案】（1）1A 3 （2）1 （3）0.48W

【解析】

（1）灯泡的额定电流 000313PIAAU，灯丝电阻2003LURP；

（2）断开S时，灯L正常发光，即10II，根据闭合电路欧姆定律

01LEIRRr（），得1012()8311LErRRI；

（3）闭合S时，设外电路总电阻为R外，2231.5131.5LLRRRRR并；

所以1189RRR外并；

设干路电流为I总，则121.291EIAARr总外；

灯两端的电压LU，则221.211.2LLLRRUIVVRR总；

灯的实际功率为LP：21.21.20.483LLLUPWWR．

点睛：对于直流电路的计算问题，往往先求出局部的电阻，再求出外电路总电阻，根据欧姆定律求出路端电压和总电流，再计算各部分电路的电压和电流．

8．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：