高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题及解析

1、高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题及解析一、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*3®_ I【答案】6V, 2 a【解析】【详解】当开关接a时，电路中的电流为PI1=U2.55A=0.5A.由闭合电路欧姆定律得E=Ui+ Iir 当开关接b时，电路中的电流为P2 4I2= A=1A.U2 4由闭合电路欧姆定律得E=U2+ 12r联立解得E=6Vr=2Q.2 .小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机

2、启动时，汽车的车灯会瞬时 变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动 势为12.5V,电源与电流表的内阻之和为0.05 Q车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A;电动机启动的瞬间，电流表示数达到 70A。求：(1)电动机未启动时车灯的功率。(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。(忽略电动机启动瞬间灯泡的 电阻变化)【答案】(1) 120W; (2) 67.5W【解析】【分析】【详解】(1)电动机未启动时U E 卜 12V(2)电动机启动瞬间车灯两端电压车灯的电阻P UI 120WU E I r 9 V1.267.5W电源电动势不变，电动机

3、启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分 得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。3.如图所示电路中，电阻 R=R2=R3=10Q,电源内阻r=5 Q,电压表可视为理想电表。当开关&和S2均闭合时，电压表的示数为10V。求：(1)电源的电动势(2)当开关S闭合而&断开时，电压表的示数【答案】(1)E=20V(2)16V【解析】【详解】(1)电阻R2中的电流U2R21A外电阻RR2R1R3RR315根据闭合电路欧姆定律E=I (R+r)代入数据解得:E=1X (15+5) V=20V(2)当开关Si闭合而 9断开时；由闭合电路欧姆定律可知：UR1R2ERR

4、2 R解得:U 16V4.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 10Q,把它跟一个电阻是 990a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二100匝，At=0.2s, =0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb ,则根据法拉第电磁感应定律得感应 电动势0.1E n100 V=50Vt 0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流E 50I A=0.05AR r 10 9905.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

5、)的示数各为1.6V和0.4A.当S断开时，它们的示数各改变【解析】0.1V和0.1A,求电源的电动势和内电阻.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. 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.6.如图所示，导体杆 ab的质量为0.02<

6、g,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) E 3V (2) a I0m/s2【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:BIL mgsin30o 根据欧姆定律：R r联立、解得：E 3V (2)磁场反向后，导体棒将沿导轨向

7、下加速运动，受力示意图如下mg由牛顿第二定律:解得:BILmg sin 30o ma 2a 10m/s(沿导轨平面向下)7.如图所示，匀强磁场的磁感应强度 电阻r=1.3Q,框架电阻不计，电阻 时，求：(1)流过金属棒的感应电流为多大？B 0.1T,金属棒AD长0.4m,与框架宽度相同,Ri=2Q, R2=3Q当金属棒以5m/s速度匀速向右运动【解析】【详解】(1)棒产生的电动势:E Blv 0.2V外电阻为:rR1R21.2R1R通过棒的感应电流:0.20.08A1.2 1.3(2)电容器两板间的电压:IR 0.096V电容器带电量:8.如图所示，电源电动势CU0.310 6 0.096 2

8、.88 10E=50V,内阻 r=1 Q, R1=3Q, R2=6Q .8C.间距d=0.2m的两平行金属板M、N水平放置，闭合开关 S,板间电场视为匀强电场.板间竖直放置一根长也为的光滑绝缘细杆 AB,有一个穿过细卞f的带电小球p,质量为m=0.01kg、带电量大小为R,使小球恰能静止q=1X10-3C可视为点电荷，不影响电场的分布).现调节滑动变阻器在A处；然后再闭合 K,待电场重新稳定后释放小球p.取重力加速度g=10m/s2.求:(1)小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压;(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值;(3)小球p到达杆的中点 。时的速度.【答案】(1)U=20V (

9、2)R=8Q(3) v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】 小球带负电；恰能静止应满足：mg Eq U qmgd0.01100.2U - 3-V 20Vq110氏，由电路电压关系(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为EURx R2 rR2代入数据求得Rx=8Q 闭合电键KB,设电场稳定时的电压为 U',由电路电压关系：E U 'Rx R12 rR12代入数据求得U'=100V11由动能定理：mg d U q - mv22 22代入数据求得v=1.05m/s【点睛】本题为电路与电场结合的题目，要求学生能正确掌握电容器的规律及电路的相关知识，能 明确极板间的电压

10、等于与之并联的电阻两端的电压.9.如图所示，电源电动势有E=12V,内阻r=0.5 Q, “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 Q,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】(1)设流过灯泡的电流为Il,则内阻r的电压流过内阻的电流为(2)设流过电动机的电流为Im,电动机的输入功率为电动机线圈的热功率为电动机输出功率为：(3)电源的总功率为电源的效率为Il20 A102AUr=E-UL=12V-10V=2VUr A4A0.

11、5Im=I Il=4A-2 A=2 APm 总=ImU=2X 10=20WPq=I2mRm=22X 1=4WPm 出=川总-Pq=20W-4W=16WP 总=IE=4X12W=48WUI 10100%100% 83%EI12【点睛】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律.10.如图所示电路中，电源电动势 E 12V ,内阻r 2 , R1 4 , R2 6R33(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R2、&并联后与 R1

12、串联，接到电源上，根据闭合电路欧姆定律得:总电流IER1 R r122 2 41.5A所以并联部分的电压为：U R并I 3V、一 一，, U 3 A 一所以通过电流表的电流为 I1 -A 1A.R33(2)若在C.D间连一个理想电压表，则电路结构为是R2的电压：则U2R1 R2 r12 6V12R、R2串联接到电源上，电压表测量的6V .【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 尸0.2电源的电动势 E=10V, r=0

13、.1 Q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】1.9 w RW 9.9踊I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- it mg- BLIi=0恰不左滑时有：G+(i mg- BL2=0依据闭合电路欧姆定律可得：E=Ii (Ri+r)E=I2 (R2+r)一 一 一 RI E联立得：Ri-,- r=9.9G一 P破FI R联立 得：R2=,E -r=1.9G+ H mg所以R的取值范围为：1.9 w RW 9.9 Q答案：1.9 W rw 9.9W处于静止状态【点睛】此题是通电导体在磁场中平衡问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，挖掘临界条件 进行求解.12.如图所示的电路中，电源电动势 E-10V,电阻Ri=2.5 Q R2-3O,当电阻箱 Rx调到3a 时，理想电流表的示数为2 A.求：(1)电源的内电阻？(2)调节电阻箱，使电流表的示数为1.6A时，电阻R2消耗的电功率？【答案】(1) r = 1 Q (2) P2-6.45W【解析】【分析】可先求出总电阻，应用闭合电路欧姆定律，求出总电流后，即为电流表的读数，当电流表示数为1.6A时