1、高考物理闭合电路的欧姆定律解析版汇编含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，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=11.38=1.38（ V）2 如图所示， R1324d 的平行板电容器 C 的正中间有 R2R 2R ，电键 S 闭合时，间距为一质量为 m，带电量为 q 的小球恰好处于静止状态；现将电键S断开，小球将向电容器某一个极板运动。若不计电源内阻，求：(1)电源的电动
2、势大小；(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。2mgdgd【答案】 (1) E(2) v0q3【解析】【详解】(1)电键 S 闭合时， R1、 R3 并联与 R4 串联， (R2 中没有电流通过)UC U4 1 E2对带电小球有：qU CqEmg2dd2mgd得： Eq(2)电键 S 断开后， R1、 R4 串联，则E2mgdU C33q小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得解得： v0mg dq U C1 mv2222gd33 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
3、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 1，闭合开关S，当把电阻箱R 的阻值调节为 14 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) IE(2)0.2A 2.8VRr【解析】【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:EIRr（ 2）将 E=3V， r=1， R=14，代入上式得：电流表的示数I=3A =0.2A141电源两端的电压U=IR=2.8V4 如图所示电路中，电源电动势E16V，内电阻r1.0 R2，电阻1。开 9.0， R 15关闭合后，理想电流表A 的示数为 0.4A。求：(1)电源的路端电压；
4、(2)电阻 R3 的阻值和它消耗的电功率。【答案】 (1)15V， (2)10 ，3.6W 。【解析】【详解】(1)对 R2 根据欧姆定律：U2I 2 R2整个回路的总电流：I路端电压为：EU 2R1rUEIr代入数据得： U15V ；(2)对 R3 ：U 2R3I 3总电流：II 2I 3代入数据得：R310R3 消耗的电功率：PI2R333代入数据得：P33.6W 。5 在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=4.0cm 电源电动势 E=400V，内电阻r=20，电阻 R1=1980 闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B 板上的小孔以初
5、速度 v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球-7-4恰好能到达 A 板 若小球所带电荷量 q=1.0 10C，质量 m=2.0 10kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s 2 求：（1） A、 B 两金属板间的电压的大小U；（2）滑动变阻器消耗的电功率P；（3）电源的效率【答案】 （1） U =200V（ 2） 20W（ 3） 99.5 0 0【解析】【详解】（ 1）小球从 B 板上的小孔射入恰好到达 A 板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速直线运动，设 A、 B 两极板间电压为 U，根据动能定理有：qU mgd 01 mv02 ，2解得： U = 200 V
6、（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的E，而 U = IR ，电流 IR1 Rr3解得： R = 2 10滑动变阻器消耗的电功率U 220 W PR（3）电源的效率P出I 2 ( R1R)0P总I 2 (R199.50R r )【点睛】本题电场与电路的综合应用，小球在电场中做匀减速运动，由动能定理求电压根据电路的结构，由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻6 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、
7、 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， R3、 R1 均被短路，此时外电路电阻等于 R2，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：U B4R25I B0.8（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：U A16R80I A0.2R R1R3 +R2 R1 +R3代入数据解得滑动变阻器最大阻
8、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：E 16+0.2r E 4+0.8r解得E 20Vr 207 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
9、L 0.5A U L流过滑动变阻器的电者呐：I 0I AI L0.5 AU L故： R06I 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：IE2AR1r故电源的总功率为：PEI12W总输出功率为： P出EII 2 r8W8 如图所示，电源电动势 E=8V，内阻 r=10， R1=20 ,R2=30 ,电容器两极板间距 d=0.1m 。当电键闭合时，一质量 m=210-3kg 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
10、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） 510-4C，带正电；（ 2） 0.1s。【解析】【详解】（1）电键闭合时，两板间电压U1：R2U 1E4VR1R2r液滴保持静止：q U 1mgd解得： q=510-4C，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：U 2qmgmadd 1 at 22 2解得： t=0.1s9 如图所示 ,电源电动势 E=10V,内阻 r=1,定值电阻 R1=3。电键 S 断开时 ,定值电阻 R2 的功率为 6W,电源的输出功率为 9W。电键 S 接通后 ,理想电流表的读数为 1.25A。求出：（
11、1）断开电键 S 时电流表的读数；（ 2）定值电阻 R3 的阻值。【答案】 (1)1A(2)12【解析】【详解】（1）电键断开时，电阻R1 消耗的功率为：PP - P 3W1出2根据PI 2 R11解得I1A（2）由闭合电路的欧姆定律EIR1R并R2 R3R并R2R3解得R 31210 如图所示，电源电动势E=50Vr=1 R1=3 R2=6d=0.2m的两平行金，内阻，间距属板 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d的光滑绝缘细杆 AB，有一个穿过细杆的带电小球p，质量为 m=0.01kg、带电量大小为q=1 10-3C（可视为点电荷，不影响电场的分布）
12、现调节滑动变阻器R，使小球恰能静止在 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 O 时的速度【答案】 (1 )U=20V (2)Rx=8 (3)v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】(1)小球带负电 ；恰能静止应满足： mgEqU qdUmgd0.01100.2 V 20Vq1103(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，由电路电压关系:EURx R2 rR2代入数据求得 Rx=8(3)闭合电键 K 后，设电场
13、稳定时的电压为U，由电路电压关系 :EU Rx R12 rR12代入数据求得U= 100V11由动能定理 : mg d1U q1mv2222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等于与之并联的电阻两端的电压11 如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd， 已知 ab 边长 l1 =1.0m、 bc 边长l2=0.5m ，电阻 r=0.1。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度 B 在 0.2s 内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下保持
14、静止状态。求：（ 1）感应电动势的大小；（ 2）线框中产生的焦耳热；（ 3）线框受到的摩擦力的表达式。【答案】（ 1） 0.25V；（ 2） 0.125J；（ 3） 1.25 t0.1 N【解析】【分析】本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用【详解】（ 1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知B SB bc 1 abE n=2tttB 等于乙图象中B-t 图线的斜率 1T/s，联立求得感应电动势 E 0.25Vt（2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这0.2s 内产生的感应电流EI2
15、.5Ar再根据焦耳定律有Q =I 2 rt0.125J（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有fF安 =BIL(0.1t) 2.5 0.5N1.25(t0.1)N12 如图所示，四个电阻阻值均为RS闭合时，有一质量为mq的小球，电键，带电量为静止于水平放置的平行板电容器的中点现打开电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为 d，不计电源内阻，求：（ 1）电源电动势 E 多大？（ 2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？【答案】（ 1）、 E3mgd ；（ 2） q7q2q6【解析】【分析】【详解】(1)当 S 闭合时，设电容器电压为U，则有：U E R 2 E1.5R3对带电小球受力分析得：qUmgd联立解得：3mgdE2 q(2)断开 S，设电容器电压为U，则有：E1U RE ,2R2UU，则电容器间场强减小，带电小球将向下运动对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：qU mg dq U022联立解得：q7 q6
