高中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)

高中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）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0.05Ω。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（2）电动机启动瞬间车灯两端电压车灯的电阻电源电动势不变，电动机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．在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R是可变的，电源的电动势为E，电源的内阻为r，其余部分的电阻均可忽略不计。（1）闭合开关S，写出电路中的电流I和电阻箱的电阻R的关系表达式；（2）若电源的电动势E为3V，电源的内阻r为1Ω，闭合开关S，当把电阻箱R的阻值调节为14Ω时，电路中的电流I为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U为多大？【答案】(1)(2)0.2A2.8V【解析】【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:（2）将E=3V，r=1Ω，R=14Ω，代入上式得：电流表的示数I==0.2A电源两端的电压U=IR=2.8V4．如图所示，金属导轨平面动摩擦因数µ＝0.2，与水平方向成θ＝37°角，其一端接有电动势E＝4.5V，内阻r＝0.5Ω的直流电源。现把一质量m＝0.1kg的导体棒ab放在导轨上，导体棒与导轨接触的两点间距离L＝2m，电阻R＝2.5Ω，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.5T，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2（不考虑电磁感应影响），求：(1)通过导体棒中电流大小和导体棒所受安培力大小；(2)导体棒加速度大小和方向。【答案】(1)1.5A，1.5N；(2)2.6m/s2，方向沿导轨平面向上【解析】【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有联立可得方向沿导轨平面向上5．如图所示，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，电阻R1=4Ω，R2=10Ω．两正对的平行金属板长L=0.2m，两板间的距离d=0.1m．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=v0ty=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．6．如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：（1）电源的输出功率P出是多大？（2）电源内部损耗的电功率P内是多少？（3）电源的效率η是多大？【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7%【解析】试题分析：（1）由电源的U-I图象读出电动势，求出内阻．两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI求出电源的输出功率．（2）电源内部损耗的电功率由公式求解．（3）电源的总功率为，电源的效率为．代入数据求解即可．（1）从A的图线可读出，电源的电动势E=3V，内阻从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流I=2A则电源的输出功率为（2）电源内部损耗的电功率（3）电源的总功率为故电源的效率为【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率．7．如图所示，电路由一个电动势为E、内电阻为r的电源和一个滑动变阻器R组成。请推导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。【答案】【解析】【分析】【详解】由闭合电路欧姆定律电源的输出功率得有当R=r时，P有最大值，最大值为.8．如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的U-I图象(b)。直流电机的线圈电阻R=0.25Ω，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I=2A，求：（1）电源的电动势E及内阻r；（2）直流电机输出功率P．【答案】（1）3V；0.5Ω（2）3W【解析】【详解】(1)由图可知，；(2)由电路的路端电压与负载的关系：非纯电阻元件，根据能量守恒定律：所以9．如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为，管道高度为，上、下两面是绝缘板，前后两侧是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关和定值电阻相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为、方向沿轴正方向。管道内始终充满导电液体，两导体板间液体的电阻为，开关闭合前后，液体均以恒定速率沿轴正方向流动。忽略液体流动时与管道间的流动阻力。（1）开关断开时，求两导板间电压，并比较导体板的电势高低；（2）开关闭合后，求：a.通过电阻的电流及两导体板间电压；b.左右管道口之间的压强差。【答案】（1）U0=Bdv0，（2）a．；b．【解析】【详解】（1）该发电装置原理图等效为如图，管道中液体的流动等效为宽度为d的导体棒切割磁感线，产生的电动势E=Bdv0则开关断开时U0=Bdv0由右手定则可知等效电源MN内部的电流为N到M，则M点为等效正极，有；（2）a．由闭合电路欧姆定律外电路两端的电压：b．设开关闭合后，管道两端压强差分别为，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后管道内液体受到安培力为F安，则有联立可得管道两端压强差的变化为：10．如图所示，电源电动势E＝15V，内阻r＝0.5Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝R3＝R4＝8Ω，一电荷量q＝＋3×10－5C的小球，用长l＝0.1m的绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中的O点。电键S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角θ＝37°，已知两板间距d＝0.1m，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)两板间的电场强度的大小；(2)带电小球的质量;(3)现剪断细线，并在此瞬间使小球获得水平向左的初速度，则小球刚好运动到左极板，求小球到达左极板的位置与O点的距离L。【答案】（1）140V/m（2）（3）0.16m【解析】【详解】(1)电阻连接后的总外电阻为：干路上的电流：平行板电容器两板间电压：电场强度：(2)由小球的受力情况知：解得：(3)剪断细线后，在水平方向上做匀减速直线运动竖直方向做自由落体运动：解得：小球与左板相碰的位置为：11．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【答案】22.0W2Ω【解析】【详解】当电流表和电压表的示数为0.5A和1.0V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0A和15.0V，则电动机的总功率线圈电阻的热功率所以电动机的输出功率12．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L＝1m，导轨平面与水平面成θ＝370角，下端连接阻值为R＝0.4Ω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R＝0.4Ω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g＝10m/s2，sin370＝0.6，cos370＝0.8求：⑴金属杆在第5s末的运动速率；⑵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F1，三是沿导轨向上方向的安培力，金属杆在这几个力的作用下，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