1、高中物理闭合电路的欧姆定律题20 套( 带答案 )一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路中，r 是电源的内阻， R1 和 R2是外电路中的电阻，如果用Pr ， P1 和 P2 分别表示电阻 r ，R12上所消耗的功率，当12， RR =R = r 时，求：(1) IrI1I2 等于多少(2)Pr P1 P2 等于多少【答案】 (1)2： 1： 1；(2)4： 1：1。【解析】【详解】(1)设干路电流为 I，流过 R1 和 R2 的电流分别为 I1 和 I2。由题， R1 和 R2 并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故1I1=I2=I2即Ir I1 I2=2： 1：1(2)
2、根据公式 P=I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即Pr： P1： P2=4： 1： 12 如图所示电路中，电阻R1 =R2=R3=10 ，电源内阻r=5，电压表可视为理想电表。当开关 S1 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 S1 闭合而 S2 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IU 21AR2外电阻R1 R315R R2R3R1根据闭合电路欧姆定律IERr得E=I（ R+r）代入数据解得：E=1（ 15+5） V=20V(2)当开关 S1 闭合而 S2 断开时；由闭合电
3、路欧姆定律可知：R1R2UER1R2R解得：U16V3 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 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） 9.610 5 C ；（ 3） 4.8 10 5C【解析】试题分析：当电键 S 闭合时，电阻 R1、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即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
4、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：E4A0.8A电流表的读数 IR3r41（2）电容器所带的电量Q CU 3 CIR33010 60.8 4C9.6 10 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R1 、 R2 相当并联后与R3 串联由于各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1Q4.810 5 C24 如图所示 ，电源电动势 E27 V，内阻 r 2 ， 固定电阻 R2 4 ， R1为光敏电阻 C 为平行板电容器 ，其电容 C 3
5、pF，虚线到两极板距离相等，极板长L 0.2 m，间距 2a、 b 构成 ，它可绕 AA轴d 1.0 10 mP 为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形转动当细光束通过扇形a、 b 照射光敏电阻R1时， R1的阻值分别为 12、 3 有.带电量v0 10 m/s 连续射入 C 的电场中假设照在 R1为 q 1.0 104 C 微粒沿图中虚线以速度上的光强发生变化时 R1阻值立即有相应的改变重力加速度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过 a 照射到 R 上时 ，电容器所带的电量；1(2)细光束通过 a 照射到 R1 上时 ，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到R1 上时带
6、电微粒能否从C 的电场中射出【答案】 （1） Q 1.810 11 C （ 2）带电粒子能从 C 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束通过 a 照射到 R1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡细光束通过 b 照射到 R1 上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从 C 的电场中射出【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得IE27R2 r1.5AR112 4 2又电容器板间电压U C U 2IR2 ，得 UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得 Q1.8
7、10 11C（2）细光束通过a 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mgq U Cd解得 m0.610 2 kg细光束通过b 照射时，同理可得U C12V由牛顿第二定律，得 q U Cmg ma 解得 a 10m/s2dy1 at 2l微粒做类平抛运动，得， t2v0解得 y 0.2 10 2 md ， 所以带电粒子能从C 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用5 如图甲所示的电路中，R1 、R2 均为定值电阻，且R1 100 ， R2 阻值未知， R3 为滑动变阻器当其
8、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） 5（ 2） 300 （ 3） 20V； 20【解析】【详解】（1）当 R3的滑片滑到最右端时，312R 、 R 均被短路，此时外电路电阻等于R ，且对应于图线上 B 点，故由 B 点的 U、 I 值可求出 R2 的阻值为：R2U B4I B50.8（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
9、：U A16R80I A0.2R R1R3 +R2 R1 +R3代入数据解得滑动变阻器最大阻值R3300（3）由闭合电路欧姆定律得：EU +Ir将图像中A、B 两点的电压和电流代入得：E16+0.2rE4+0.8r解得E 20Vr 206 电路如图所示,电源电动势E28V ,内阻 r =2 ,电阻R1 12,R2R4 4,R38, C为平行板电容器,其电容虚线到两极板间距C=3.0PF,离相等 ,极板长 L=0.20m ,两极板的间距 d1.0 10 2 m（1）若开关 S 处于断开状态 ,则当其闭合后 ,求流过 R4 的总电荷量为多少 ?（2）若开关 S 断开时 ,有一带电微粒沿虚线方向以v
10、0 2.0m / s 的初速度射入 C 的电场中 ,刚好沿虚线匀速运动 ,问 :当开关 S 闭合后 ,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C 的电场中 ,能否从 C 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】（ 1） 6.0 10 12 C ；（ 2）不能从 C 的电场中射出 .【解析】【详解】1,（）开关 S 断开时 电阻 R3 两端的电压为R3U 3E16VR2R3r开关 S 闭合后 ,外电阻为R1R2R36RR2R3R1路端电压为URE 21V .Rr此时电阻 R3 两端电压为U 3R3U 14VR2R3则流过 R4 的总电荷量为QCU 3CU 36.010 12 C（2）
11、设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 S 断开时有qU 3mgd当开关 S 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则mgqUd3 ma设带电微粒能从C 的电场中射出 ,则水平方向运动时间为:Ltv0竖直方向的位移为:y 1 at 22由以上各式求得13dy6.2510m故带电微粒不能从C 的电场中射出 .7 如图所示，电阻 R1=4， R2=6，电源内阻 r=0.6，如果电路消耗的总功率为 40W，电源输出功率为 37.6W，则电源电动势和 R3 的阻值分别为多大？【答案】 20V【解析】电源内阻消耗的功率为，得：由得：外电路总电阻为，由闭合电路欧姆定律得：。点睛：对于电源的功率要区分三种功率
12、及其关系：电源的总功率，输出功率，内电路消耗的功率，三者关系是。8如图所示，电源电动势E=8V，内阻为r=0 5，“ 3V， 3W”的灯泡 L 与电动机M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1 5求：（ 1）通过电动机的电流；（ 2）电源的输出功率；（ 3）电动机的输出功率【答案】（ 1） 1A；（ 2） 7 5W；（ 3） 3W【解析】试题分析：（1）灯泡L 正常发光，通过灯泡的电流，I LPL U L1A电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IM=IL=1（ A）；（ 2）路端电压： U=E-Ir=7 5（ V），电源的输出功率： P=UI=7 5（ W
13、）；（ 3）电动机两端的电压 UM =U-UL=4 5（ V）；电动机的输出功率P 输出 =UM M M2I -IR=3W考点：电功率；闭合电路欧姆定律【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件9 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】
14、【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 1R 263 2.0；R 并 63R 1 R 2根据闭合电路欧姆定律有：I E = 6 =2.0A R并 r 2 110 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，
15、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 4Ar0.5(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11 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
16、 ，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 -I20R 【详解】（1）电动机正常工作时，总电流为：U 1I=R3.0I=A=2 A，1.5电源释放的电功率为：P=EI =1
17、02 W=20 W；（2）电动机两端的电压为： U= E Ir U1则 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
18、行金属导轨相距L1m，导轨平面与水平面成 370 角，下端连接阻值为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
19、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 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/s2tf BTLB2 L2v0.2 N2RG1mg sin=1.2N由牛顿第二定律得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
