高中物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题含解析

1、高中物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题含解析一、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r 19， 电解槽电阻合时 ，电炉消耗功率为a 和电炉 b 并联后接到电源上，电源内阻r 1，电炉电阻r0.5 当. s1 闭合、 s2 断开时 ，电炉消耗功率为684w ；s1、s2 都闭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） s12、s 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】12断开时电炉中电流i 0p16 a（1） s

2、闭合， sr电源电动势 ei 0 (rr )120v ；（2） s1、s2 都闭合时电炉中电流为i bp25 ar电源路端电压为 ui r r95v流过电源的电流为ieu25 ar流过电槽的电流为i aii b20 a ；（3）电解槽消耗的电功率pai au1900w电解槽内热损耗功率p热i a2 r 200w电解槽转化成化学能的功率为p化pap热 1700w 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，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r1 、 r2 、 r3 的阻值均为4，电容器的电容为30

3、f ，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 r2 的电量【答案】（ 1） 0.8a ；（ 2） 9.6 10 5 c ；（ 3）4.810 5c【解析】试题分析：当电键 s 闭合时，电阻r 、 r2 被短路根据欧姆定律求出流过r3 的电流，即1电流表的读数电容器的电压等于r3 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r 、r2 放电， r 、 r2 相当并联后与 r3 串联再求解通过 r2 的电11量（1）当电键 s 闭合时，电阻r1 、 r2 被短路根据欧姆定律得：e40.8a电流表的读

4、数 ir 4ar31（2）电容器所带的电量qcu 3cir33010 60.8 4c 9.6 10 5 c（3）断开电键 s 后，电容器相当于电源，外电路是r 、 r2 相当并联后与r3 串联由于1各个电阻都相等，则通过r2 的电量为 q1 q4.810 5 c23 如图所示电路，已知 r3=4，闭合电键，安培表读数为 0.75a，伏特表读数为 2v，经过一段时间，一个电阻被烧坏 (断路 )，使安培表读数变为 0.8a，伏特表读数变为 3.2 v，问：（ 1）哪个电阻发生断路故障？（ 2） r1 的阻值是多少？（ 3）能否求出电源电动势 e 和内阻 r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由【答

5、案】 （1） r2 被烧断路 （ 2） 4（ 3）只能求出电源电动势e 而不能求出内阻r， e=4v【解析】【分析】【详解】（1）由于发生故障后，伏特表和安培表有示数且增大，说明外电阻增大，故只能是r2 被烧断了（2） r2r1u 13.2被烧断后，电压表的示数等于电阻14.。r 两端的电压，则i10.8（3）第一种情况下，有：电阻r3两端的电压为：3 1 11=0.753u =i r -u 4-2=1v，通过电阻 r 的电流为 iu 310.25a，根据闭合电路欧姆定律得：e=i1 11 3434r +（ i +i）（ r +r）r3第二情况下，有e=u1+i1（ r4+r ）代入可得： e

6、=3+（ r4+r）e=3.2+0.8（ r4+r）解得：e=4v，r4+r=1，由于 r4 未知，故只能求出电源电动势e 而不能求出内阻r 。【名师点睛】本题闭合电路的欧姆定律的应用以及电路的分析和计算问题，注意解题时要注意有两种情况，根据闭合电路欧姆定律列出两个方程，求解电动势或内阻，是常用的方法；此题同时给了我们一个测量电动势的方法.4 如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势e 50v，内阻 r 1的电源和滑动变阻器 r，导轨的宽度d 0.2m ，倾角 =37质量 m 0.11kg 的细杆 ab 垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度b2.2t 的

7、匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节r 使杆 ab 静止不动 sin37 =0.6，cos37=0.8， g 取 10m/s 2，求：（1）杆 ab 受到的最小安培力 f1和最大安培力2；f（2）滑动变阻器r 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） f10.2n ， f22.2n ；（ 2） 9r 109【解析】【详解】（1）由题意知：当ab 棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有f1 cos(mg cosf1 sin)mg sin代入数据解得最小安培力f10.2n 当 ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：f2 cos(mg cosf2 sin)mg si

8、n代入数据解得最大安培力f22.2n（2）设导体棒所受安培力为f1 、 f2 时对应 r 的阻值为 r 和 r2 ，则有1f1edbr1rf2edbr2r代入数据解得 r1109， r2 9；则滑动变阻器r 有效电阻的取值范围为9r 1095 如图所示，电阻r1 2，小灯泡l 上标有 “ 3v 1.5 w，电”源内阻r 1，滑动变阻器的最大阻值为r0（大小未知），当触头p 滑动到最上端a 时安培表的读数为l a，小灯泡l 恰好正常发光，求：(1)滑动变阻器的最大阻值r0；(2)当触头 p 滑动到最下端b 时，求电源的总功率及输出功率【答案】 （1） 6（ 2） 12 w ； 8 w【解析】【分

9、析】【详解】pl（1）当触头p 滑动到最上端 a 时，流过小灯泡 l 的电流为： i l 0.5a u l流过滑动变阻器的电者呐：i 0i a i l0.5 a故： r0u l6i 0（2）电源电动势为：eu li a (r1r ) 6v当触头 p ，滑动到最下端b 时，滑动交阻器和小灯泡均被短路电路中总电流为：e2airr1故电源的总功率为：pei12w总输出功率为： p出 eii 2 r8w6 如图所示， r 为电阻箱， v 为理想电压表，当电阻箱读数为r1 2时，电压表读数为u1 4v；当电阻箱读数为r2 5时，电压表读数为u2 5v求：电源的电动势 e和内阻r【答案】 6v；1【解析】

10、【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为r12 时 e u 1u 1 rr1当电阻箱读数为r5时，e u2u 2 r2r2联立上两式得 r(u 2u 1 )r1r21u 1r2u 2r1代入式得 e6v7 如图，电源电动势=10v，内阻不计，r1=4， r2=6， c=30f(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)1.2-410c【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：i =10a1ar1+r2462sr2 两端的电压，为：u 2 =ir

11、2 =6v开关 s 断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为量为：=10v，则通过电阻r1 的电荷q=c e u 2 =3 10 510 6 c 1.2 10 4 c8 一电源的电动势为6v、外接电阻r1 3.0 时，路端电压为4.5v求：（ 1）该电源的内阻多大？（ 2）如果在外电路再串联一个r2 6.0 的电阻，流过电源的电流是多大？【答案】（ 1）该电源的内阻为1.0 ；（ 2）如果在外电路再串联一个r2 6.0 的电阻，流过电源的电流是 2.0a。【解析】【分析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得：eu r1r r1代入数据得r 1.0 ；（2）根据并联电路规律可得：r 并 r

12、1r 2 63 2.0 ；r 1 r 263根据闭合电路欧姆定律有：i e = 6 =2.0a r并 r 2 19 如图所示，电源电动势有e=12v，内阻 r=0.5 ， “10v、 20w”的灯泡 l 与直流电动机m并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为rm =1，求：（ 1）流过内阻的电流为多少？（ 2）电动机的输出功率为多少？（ 3）电源的效率为多少？【答案】（ 1） 4a （ 2） 16w （ 3）83%【解析】【详解】(1)设流过灯泡的电流为il，则i lp20 a 2au10内阻 r 的电压ur=e-ul=12v-10v=2v流过内阻的电流为u r2ia 4ar

13、0.5(2)设流过电动机的电流为im ，im=i il=4a-2a=2 a电动机的输入功率为pm 总 =im u=2 10=20w电动机线圈的热功率为pq=i2mrm =22 1=4w电动机输出功率为：pm 出=pm 总 -pq=20w-4w=16w(3)电源的总功率为p 总 =ie=412w=48w电源的效率为ui100%10100%83%ei12【点睛】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律10 如图所示的电路中，电源电动势e=10v，内阻 r=0.5 ，电动机的电阻 r0=1.0 ，电阻r =1.5 电动机正常工作时，电压表的示数u =3.0v，求：11（ 1）电源释放的电功率；（ 2）电动机

14、消耗的电功率将电能转化为机械能的功率；【答案】 （1） 20w （ 2） 12w 8w【解析】【分析】（1）通过电阻两端的电压求出电路中的电流i，电源的总功率为p=ei，即可求得；（2）由 u 内 =ir 可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为1内，电动机消耗u=e-u -u的功率为 p 电 =ui；电动机将电能转化为机械能的功率为p 机 =p 电 -i2r0 【详解】u 1（1）电动机正常工作时，总电流为：i=rf1，三是沿导轨向上方向的安培力，金属杆在这几个3.0i=a=2 a，1.5电源释放的电功率为：p=ei =102 w=20 w；（2）电动机两端的电压为：u= e ir u1则

15、 u =（10 2 0.5 3.0）v=6 v；电动机消耗的电功率为：p 电 =ui=62 w=12 w；电动机消耗的热功率为：p 热 =i2 0 2 1.0 w=4 w；r =2电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为：p 机 =p 电 p 热p 机 =（ 124） w=8 w；【点睛】对于电动机电路，关键要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路对于电动机的输出功率，往往要根据能量守恒求解11 如图 a 所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距l01m，导轨平面与水平面成 37 角，下端连接阻值

16、为r 0.4 的电阻匀强磁场方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度为b 0.4t，质量m 0.2kg、电阻r0.4 的金属杆放在两导轨上，杆与导轨垂直且保持良好接触，金属导轨之间连接一理想电压表现用一外力f 沿水平方向拉杆，使之由静止沿导轨开始下滑，电压表示数u 随时间t 变化关系如图b所示取g10m/s 2， sin370 0.6， cos370 0.8求：金属杆在第5s 末的运动速率；第 5s 末外力 f 的功率；【答案】 (1)1m/s (2)-0.8w【解析】【分析】金属杆沿金属导轨方向在三个力作用下运动，一是杆的重力在沿导轨向下方向的分力g1，二是拉力 f 在沿导轨向下方向的分力力的作用

17、下，向下做加速运动【详解】(1) 如下图所示， f1 是 f 的分力， g1 是杆的重力的分力，沿导轨向上方向的安培力未画出，由题设条件知，电压表示数u 随时间 t 均匀增加，说明金属杆做的是匀加速运动，由b 图可得金属杆在第5s 末的电压是0.2v ，设此时杆的运动速率为v ，电压为u，电流i ，由电磁感应定律和欧姆定律有eblv因电路中只有两个相同电阻，有11ueblv22解得v 1m/s故金属杆在第5s 末的运动速率是1m/s(2) 金属杆做的是匀加速运动，设加速度为a ，此时杆受的安培力为f，有a v =0.2m/s2tb2 l2vf btl0.2 n2rg1 mg sin=1.2n由

18、牛顿第二定律得g1ff1maf1g1fma0.8 n由功率公式得pf1v0.8 w因 f1 的方向与棒的运动方向相反，故在第5s 末外力 f 的功率是 -0.8w 【点睛】由电阻的电压变化情况来分析金属棒的运动情况12 在如图所示的电路中， r13， r2 6，r3 1.5 ， c 20f，当开关 s 断开时，电源的总功率为 2w；当开关 s 闭合时，电源的总功率为 4w，求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合 s 时，电源的输出功率；(3)s 断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？【答案】 (1) 4v , 0.5（ 2） 3.5w（ 3） 6 10-5 c ,0【解析】【分析】断开 s， r23串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；12、 rs 闭合， r 、 r并联再与 r3 串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求解；闭合 s 时电源的输出功率为p=ei-i2r；s 断开时， c两端电压等于电阻r2 两端电压，求解出电压后根据q=cu 列式求解 【详解】（1） s 断开， r2、 r3 串联根据闭合电路欧姆定律可得：eirr总功率为： pe22