1、高考物理易错题专题三物理闭合电路的欧姆定律( 含解析 )一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图 (1)所示 ，线圈匝数 n 200 匝，直径 d1 40cm，电阻 r 2，线圈与阻值R6的电阻相连在线圈的中心有一个直径d 2 20cm 的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图(2)所示规律变化，试求： (保留两位有效数字 )(1)通过电阻 R 的电流方向和大小；(2)电压表的示数【答案】（ 1）电流的方向为BA ；7.9A； （ 2）47V【解析】【分析】【详解】（1）由楞次定律得电流的方向为BA由法拉第电磁感应定律得E nBd2)2B0.30.2nS 磁场面积 S(而t0.2T / s 1
2、T / stt20.1根据闭合电路的欧姆定律E7.9 AIR r（ 2）电阻 R 两端的电压为 U=IR=47V2 如图所示的电路中，电源电动势E 12 V，内阻 r 0.5 ，电动机的电阻R0 1.0 ，电阻 R12.0 U14.0 V。电动机正常工作时，电压表的示数，求：(1)流过电动机的电流；(2)电动机输出的机械功率；(3)电源的工作效率。【答案】（ 1） 2A；（ 2） 14W；（ 3） 91.7%【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为I U 1 2AR1(2)电动机两端的电压为U E Ir U1=(12 2 0.5 4.0) V 7 V电动机消耗的电功率为P 电
3、UI 72 W 14 W电动机的热功率为P 热 I2R0 22 1 W4 W电动机输出的机械功率P 机 P 电 P 热 10 W(3)电源释放的电功率为P 释 EI 122 W 24 W有用功率P 有 UII 2 R122W电源的工作效率P有P释=91.7%3 爱护环境，人人有责；改善环境，从我做起；文明乘车，低碳出行。随着冬季气候的变化， 12 月 6 号起，阳泉开始实行机动车单双号限行。我市的公交和出租车，已基本实现全电动覆盖。既节约了能源，又保护了环境。电机驱动的原理，可以定性简化成如图所示的电路。在水平地面上有B5 T 的垂直于平面向里的磁场，电阻为1 的导体棒ab 垂直放在宽度为 0
4、.2m 的导体框上。电源E 是用很多工作电压为4V 的 18650 锂电池串联而成的，不计电源内阻及导体框电阻。接通电源后ab 恰可做匀速直线运动，若ab 需要克服400N的阻力做匀速运动，问：（ 1）按如图所示电路， ab 会向左还是向右匀速运动？（ 2）电源 E 相当于要用多少节锂电池串联？【答案】（1）向右；（2） 100 节【解析】【分析】【详解】(1)电流方向由a 到b，由左手定则可知导体棒ab受到向右的安培力，所以其向右匀速运动。(2)ab做匀速运动，安培力与阻力相等，即BILF阻400N解得I400 A则UIR400V电源 E 相当于要用锂电池串联节数U400n100节E44 如
5、图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板、B间的距离为，金属板Ad长为 L，在两金属板左端正中间位置M，有一个小液滴以初速度v0 水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为 m，带负电，电荷量为 q要使液滴从 B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？ ( 重力加速度用 g 表示 )【答案】 E2md 2v022mgd2qqL【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律得EEI2RR RE两金属板间电压为UBA IR2由牛顿第二定律得q U BA mgmad液滴在电场中做类平抛运动，有0d12L v t2at2联立解得 E2md 2v022mgdqL2q【点睛】题是电路与电场两部分知识的综合，关键是确定
6、电容器的电压与电动势的关系，掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律5 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势 E=24 V，内电阻r=1 ，电阻 R=15 。闭合开关 S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v0=4 m/s 竖直向上射入两板间，小球恰能到达A 板。若小球带电荷量为-2-22q=1 10 C，质量为m=2 10 kg，不考虑空气阻力，取g=10 m/s 。求：（ 1） A、B 两板间的电压 U；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值RP；（ 3）电源的输出功率 P。【答案】（1）；（2） 8；（3） 23W8V【解析】【详
7、解】（1）对小球从 B 到 A 的过程，由动能定理：qU mgd 01 mv22解得： U=8V（2）由欧姆定律有：IU电流为： IRPEURr解得： RP8（3）根据电功率公式有：PI 2 RRp解得： P23W6 如图所示电路中，电源电动势 E16V，内电阻 r1.0 ，电阻 R1 9.0 ， R2 15。开关闭合后，理想电流表 A 的示数为 0.4A。求：(1)电源的路端电压；(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 E U 2 R1 r路端电压为：UE
8、Ir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 。7 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
9、：（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（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PU 220 W R（3）电源的
10、效率P出I 2 ( R1R)0299.5P总I (R1R r )0【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8 利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为0.20A 和 2.90V改变滑片的位置后，两表的示数分别为 0.40A 和 2.80V这个电源的电动势和内电阻各是多大？【答案】 E=3.00V， r=0.50 【解析】【分析】【详解】根据全电路欧姆定律可得：；，联立解得： E=3.00V， r=0.50 9 如图所示的电路中，电源电动势E11V
11、，内阻 r1；电阻R14，电阻R26，电容器C30F ，电池内阻r11 闭合 S，求稳定后通过电路的总电流；2 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 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 CE30106 F
12、11V3.3104 C故流过R1的电荷量为：VQQ2 Q23.3 104 C1.8104 C1.5104 C10 如图所示，图线AB 是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，OM 是某定值电阻 R 的伏安特性曲线，由图求：（ 1） R 的阻值；（ 2）处于直线 OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率；（ 3）电源的最大输出功率。【答案】 （1）（ 2） 8W （ 3） 9W【解析】【分析】（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据 P=UI 求出电源的输出功率（ 3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大【详解】（1） OM 是电阻
13、的伏安特性曲线，电阻：（ 2）交点 C 处电源的输出功率为：（ 3）电源的最大输出功率 Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的答：（ 1）R 的阻值为2（2）处于直线OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率为8W（ 3）电源的最大输出功率为 9W 【点睛】对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义11 如图所示，水平放置的平行金属导轨R 0.20 ，导轨电阻可忽略不计磁感应强度导体棒 MN 垂直放在导轨上，其电阻也为v4.0m/s 的速度水平向右匀速运动时，求：abdc，相距 l 0.50m， bd 间连有一固定电阻B0.4
14、0 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面，R，导体棒能无摩擦地沿导轨滑动，当 MN 以（ 1）导体棒 MN 中感应电动势的大小；（ 2）回路中感应电流的大小，流过R 的电流方向 ；（ 3）导体棒 MN 两端电压的大小【答案】 (1) 0.80V；(2)2A， b 到 d；（3） 0.4V。【解析】【分析】（ 1）导体垂直切割磁感线，由公式E=BLv 求出感应电动势；（ 2） MN 相当于电源，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流大小；（ 3）棒两端的电压是路端电压，由 U=IR 即可求出结果【详解】（ 1）根据法拉第电磁感应定律得：感应电动势EBlv0.80 V（2）根据闭合电路的欧姆定律得，通过R
15、的电流IE2 A2R由右手定则可知，流过R 的电流方向为b 到 d（3）导体棒 MN 两端电压为路端电压，则：UIR0.4 V【点睛】本题是电磁感应、电路和磁场相结合的综合题，应用E=BLv、欧姆定律即可解题，要注意ab 切割磁感线产生电动势，ab 相当于电源， ab 两端电势差不是感应电动势，而是路端电压12 如图所示，电源电动势E=8V，内阻为r=05， “ 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 L PL 1AU L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）；（ 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 IM -IM 2R=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
