1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧( 超强 ) 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 如图所示电路中， R19， R230，开关 S 闭合时电压表示数为11.4V，电流表示数为 0.2A，开关 S 断开时电流表示数为0.3A，求：(1)电阻 R3 的值(2)电源电动势和内电阻【答案】（ 1） 15 （2） 12V 1 【解析】【详解】(1)由图可知，当开关S 闭合时，两电阻并联，根据欧姆定律则有：U(I1IR 2 ) R1 R3IR2解得：R315(2) 由图可知，当开关 S 闭合时，两电阻并联，根据闭合电路的欧姆定律则有：E U (I 1IR2 )r 11.4 0
2、.6rR3S 断开时，根据闭合电路的欧姆定律则有：EI 2 (R1R2r )0.3(39r )联立解得：E12Vr12 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0.05 。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】
3、【分析】【详解】(1) 电动机未启动时UEIr12VPUI120W（2）电动机启动瞬间车灯两端电压U EI r9 V车灯的电阻U R1.2IU 2P67.5WR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 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
4、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:IERr（ 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 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10，把它跟一个电阻是990 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=100 匝， t=0.2s， =
5、0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb ，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势0.1En100V=50Vt0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流IE50A=0.05AR r10 9905 如图所示，电路中接一电动势为4V、内阻为 2 的直流电源，电阻R1、 R2 、R3、 R4 的阻值均为 4，电容器的电容为30F，电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：（1）电流表的读数（2）电容器所带的电荷量（3）如果断开电源，通过R2 的电荷量-5Q-5=2.410 C【答案】（ 1） 0.4A（ 2） 4.8 10C （ 3）2【解析】【分析】【详解】当电键 S 闭合时，电阻R1、 R2 被短路根据
6、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 的电量11（1）当电键 S 闭合时，电阻R 、 R2 被短路根据欧姆定律得1E0.4 A电流表的读数 IrR3（2）电容器所带的电量QCU 3CIR34.810 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 Q1Q2.410 5 C26 如图所示，导体杆 ab 的质量为0.022，放置在与水平面成30o
7、 角的光滑kg，电阻为倾斜金属导轨上，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/s 2。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) E3V(2) a10m/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：BILmg sin 30 o根据欧姆定律：EIRr联立、解得：E3V（2）磁场反向后，导体棒将沿导轨向下加速运动，受力示意图
8、如下由牛顿第二定律：BILmg sin 30oma 解得：a10m/s2 （沿导轨平面向下）7 电路如图所示,电源电动势E28V ,内阻r =2 ,电阻R112, R2R44, R38, C 为平行板电容器,其电容C=3.0PF,虚线到两极板间距离相等 ,极板长 L=0.20m ,两极板的间距d1.010 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v0 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
9、 ,能否从 C 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】（ 1） 6.010 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R3E 16VU 3R2 R3r开关 S 闭合后 ,外电阻为R1R2R3RR26R1R3路端电压为URE21V .R r此时电阻 R3 两端电压为U 3R3U 14VR3R2则流过 R4 的总电荷量为Q CU 3CU 36.0 10 12 C（2）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
10、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:y1 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 .8 如图所示的电路中，电源电动势E 11V，内阻 r1 ；电阻 R14 ，电阻R2 6 ，电容器 C 30 F ，电池内阻 r1 12闭合 S，求稳定后通过电路的总电流；闭合 S，求稳定后电容器所带的电荷量；3 然后将开关 S 断开，求这以后流过R1 的总电量【答案】11A；2 1?.8 10 4 C ； 3 1.5? 10 4 C.【解析】【分析】【详解】1E11电容器相当于断路，根据闭合电路欧姆定律，有IA 1A；R1 R2 r4
11、6 12电阻 R2 的电压为： U 2IR21A66V，故电容器带电量为： Q2CU 23010 6 F6V1.8 10 4 C ；3 断开 S 后，电容器两端的电压等于电源的电动势，电量为：Q2 CE3010 6 F11V3.310 4 C故流过 R1的电荷量为： VQQ2 Q23.3 10 4 C1.810 4 C1.510 4 C9 如图所示，电源的电动势E=80V，内电阻 r4， R12 ， R2 为电阻箱。求：（1）当电阻箱R2 阻值为多大时，电阻R1 消耗的功率最大？（2）当电阻箱R2 阻值为多大时，电阻箱R2 消耗的功率最大？（3）当电阻箱R2 阻值为 14时，电源输出功率为多少
12、？此时电源效率为多少？【答案】（ 1） 0（ 2） 6（ 3） 256W ； 80%【解析】【详解】（1）由PI 2 R可知 I 最大时 R1 功率最大，又由IErR1R2可知：当 R2=0 时 R1 消耗功率最大。（2）设 R2 消耗的电功率为P1，则E2E2R2P1+R22r +R1R1+rR1 +rR+2R由数学知 可知，分母最小 分数 越大，因R12R+r122 R1 +rRR12+rR2 消耗的 功率最大， R2 R1 r 6 ；当且 当 R取“ =”，此 R（3） 源的 出功率 P出 ， ：P出I 2 ( R1R2） 256W 源的效率 R100%80%Rr10 如 所示， 的距离
13、L=0.5m， B=2T， ab 棒的 量m=1kg，物 重G=3N， ab 棒与 的 摩擦因数=0.2， 源的 E=10V，r=0.1 ， 的 阻不 ，ab 棒 阻也不 ， R 的取 范 怎 棒 于静止状 ？（g 取 10m/s 2）【答案】 1.9 R9.9时棒 于静止状 【解析】【分析】【 解】依据物体平衡条件可得，恰不右滑 有：G mg BLI1=0恰不左滑 有：G+mg BLI2=0依据 合 路欧姆定律可得：E=I1（ R1+r） E=I2（ R2+r） 立 得： R1= r=9.9 立 得： R2= r=1.9所以 R 的取 范 ：1.9 R9.9答案： 1.9 R9.9 棒 于静
14、止状 【点睛】F1，三是沿导轨向上方向的安培力，金属杆在这几个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11 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， si
15、n370 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，一是杆的重力在沿导轨向下方向的分力二是拉力 F 在沿导轨向下方向的分力力的作用下，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G1，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
16、感应定律和欧姆定律有EBLv因电路中只有两个相同电阻，有U1 E1 BLv22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/s2tB2 L2vf BTL0.2 N2RG1 mg 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12 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电阻 R1=2.5 ， R2=3Rx调到3
17、，当电阻箱时，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 (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 时由闭合电路欧姆定律可求出路端电压，再减去R1 两端的电压即为R2 的电压，应用功率公式计算即可。R2 Rx解： (1) R2 和 Rx 并联电阻阻值为R并 1.5 ， R2 +Rx电路外电阻电阻为RR并R14由闭合电路欧姆定律有EI (Rr )ER1得出 rI(2)电流表示数为 1.6A，电源内阻分压为U 内 =Ir 1.6V电压为 U 1IR14VR2 两端电压为 UEU 1U内 =4.4V所以 R2 功率 P2U 24.42W 6.5WR3
