高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题(含答案)

1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题 （含答案）一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 .如图所示的电路中，当开关 S接a点时，标有“5V 2.5W'的小灯泡正常发光，当开关 S 接b点时，标有“4V 4W的电动机正常工作.求电源的电动势和内阻.®I【答案】6V, 2 a【解析】【详解】当开关接a时，电路中的电流为P 2.5Ii=A=0.5A.Ui 5E=U1+ Hr由闭合电路欧姆定律得当开关接b时，电路中的电流为P2412= A=1A.U2 4由闭合电路欧姆定律得联立解得E=U2+ 12rE=6Vr=2Q.2 .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,

2、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

3、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）【解析】【详解】EBL r mg(2)B4L4s m2gR2mgRB2L22 2(3)匀加速直线运动 mgsCB L m cB2L2(1)金属棒ab在磁场中恰好保持静止，由BIL=mgEBLmg(2)由mg2. 2B L vRomgRB2L2由动量定理，得mgt BILtmv其中q4. 4B L s得t m2gR2 2mgRB2L2(3) K接3后的充电电流CBL v- vCBL tCBLamg-BIL=ma/口mg,得a 口二常数m CB2L2所以ab棒的运动性质是v22-v2=2as匀加速

4、直线运动电流是恒定的.根据能量转化与守恒得E mgs (-mv2 -mv2)222. 2解得：E mgsCBL m cB2L2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.3.在如图所示的电路中，电源电动势E=3.0 V,内电阻r=1.0 3电阻Ri=10帛电=10 qR3=35 R电容器的电容 C=1000 邛电容器原来不带电。求接通电键S后流过R4的总电荷量（保留两位有效数字）。J凡用J,r 口凡CD【答案】2.0X1-0C【解析】 【详解】R1并联，所以闭合电路的总电阻:接通电键S前，R2与R3串联后与R1（R2R3）Ri由闭合

5、电路欧姆定律得，通过电源的电流：I 1R电源的两端电压：U E Ir则R3两端的电压：U3R3 UR2 R3接通电键S后通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量。根据Q CU可得：Q CU3代入数据解得：_-3 _Q 2.0 10 C4.在图中Ri=14Q,R2=9Q当开关处于位置1时，电流表读数Ii = 0.2A;当开关处于位置2时，电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势 E和内电阻r.【答案】3V, 1Q【解析】【详解】当开关处于位置1时，根据闭合电路欧姆定律得：E=Ii (Ri+r)当开关处于位置2时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I2 (电+r)代入解得：r=1Q, E=3V答：电源的电动

6、势 E=3V,内电阻r=1Q.5.如图所示，E=l0V, r=1Q, Ri=R3=5 Q, R2=4 Q, C=100F,当断开时，电容器中带电粒子 恰好处于静止状态；求：(1) S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2) S闭合后流过 R的总电荷量.【答案】(1) g,方向竖直向上 (2)4 X14C【解析】【详解】(1)开始带电粒子恰好处于静止状态，必有 qE= mg且qE竖直向上.S闭合后，qE= mg的平衡关系被打破.S断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d,有R2Uc 2E 4V ,R2 R rS闭合后,qUc 7 mgU c R E 8 VR2 r设带电粒子加

7、速度为a,则qUcmg解得a=g,方向竖直向上.(2) S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以 4= C (Uc'Uc) = 4X 104C6 .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 Q【解析】试题分析：当S闭合时，R、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,当S断开时，只有R接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U2= E- I2r,即 E= ( 1. 6+0

8、. 1) + ( 0. 4-0. 1) r,由得：E= 2 V, r=1 Q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.7 .如图甲所示的电路中， R、心均为定值电阻，且 R1= 100 0, 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：(1)定值电阻R2的阻值；(2)滑动变阻器的最大阻值；(3)电源的电动势和内阻.【答案】(1) 5a(2)300a(3

9、)20V； 20a【解析】【详解】R2,且对应于图(1)当R的滑片滑到最右端时， R3、Ri均被短路，此时外电路电阻等于线上B点，故由B点的U、I值可求出R2的阻值为:R2Ub 4Ib 0.8(2)滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3阻值最大.设此时外电路总电阻为R,由图像中A点坐标求出：UaIa160.280R 3+R2R1+R3代入数据解得滑动变阻器最大阻值R3 300(3)由闭合电路欧姆定律得：E U+Ir将图像中A、B两点的电压和电流代入得：E 16+0.2rE 4+0.8r解得E 20Vr 208 .如图所示的电路中，电阻Ri=9 Q, R2=15O, R3=30Q,电源内电阻r=1

10、Q,闭合开关S,理想电流表的示数I2=0.4A.求：(1)电阻R3两端的电压U3；(2)流过电阻R的电流I1的大小；(3)电源的总功率 P.ra【答案】(1) 6.0V (2) 0.6A (3) 7.2W【解析】【详解】(1)电阻R两端有电压为U3I2R2 0.4 15 6.0 (V)(2)通过电阻R3的电流大小：u3I330.2 aR3流过电阻R1的电流大小为：I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A(3)电源的电动势为：E11r I1R1 U3 0.6 1 0.6 9 6 12v电源的总功率为P=I1E=7.2W2或 P Ii r R R2/R3 =7.2W9 .如图，在平行倾斜固定的导

11、轨上端接入电动势E=50V,内阻r=1 的电源和滑动变阻器R,导轨白宽度d=0.2m,倾角9=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科=0.5,整个装置处在竖直向下的磁感应强度B=2.2T的匀强磁场中，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10(1)杆ab受到的最小安培力 Fi和最大安培力F2；(2)滑动变阻器 R有效电阻的取值范围.【答案】(1) Fi 0.2N , F2 2.2N ； (2) 9 R 109【解析】【详解】(1)由题意知：当ab棒具有向下的运动趋势时所

12、受安培力最小，由物体平衡条件有F1cos(mg cosF1 sin ) mg sin代入数据解得最小安培力 Fi 0.2N .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 sin代入数据解得最大安培力 F2 2.2N .(2)设导体棒所受安培力为 Fi、F2时对应R的阻值为R和R2,则有Fi B EdR rF2 B EdR2 r代入数据解得Ri 109 , R2 9 ；则滑动变阻器R有效电阻的取值范围为9 R 109 .10 .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

13、 ，定值电阻 R0=3 Q.甲乙(1)当R为何值时，Ro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，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= 20 5 Q =7.5 Q2由题图甲分析知道，当 R=0时，用消耗的功率最大，最大为Pm=2rT7R0=t523W=10.9W(2)当 R R=r,即 R=4.52P= E (R+R尸

14、R0R rQ时，电源的输出功率最大，最大值202(3+4.5)W=13.3W3 4.5 7.511 .如图所示，电源电动势 E=8V,内阻r=10Q, R1=20QR2=30 电容器两极板间距 d=0.1m。当电键闭合时，一质量 m=2 x T0kg的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加 速度 g=10m/s2,求：(1)带电液滴所带电荷量的大小q以及电性；(2)断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？【答案】(1) 5X104C,带正电；(2) 0.1s。【解析】【详解】(1)电键闭合时，两板间电压 U1：U1R2E 4VR1 R2 r液滴保持静止：Uiq- mgd解得：q=5X104C,带正电(2)电键断开时，两板间电压：U2=E=8V液滴向上做匀加速运动，加速度a：U2 q 丁 mgma12at2解得：t=0.1s12.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B