1、高考物理闭合电路的欧姆定律试题经典含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示， R1=R2=2.5 ，滑动变阻器 R 的最大阻值为 10，电压表为理想电表。闭合电键 S，移动滑动变阻器的滑片 P，当滑片 P 分别滑到变阻器的两端 a 和 b 时，电源输出功率均为 4.5W 。求(1)电源电动势；(2)滑片 P 滑动到变阻器b 端时，电压表示数。【答案】 (1) E12V(2) U = 7.5V【解析】【详解】(1)当 P 滑到 a 端时，R外1R1RR24.5RR2电源输出功率：2E2P I R外1(）R外1R外1r当 P 滑到 b 端时，R外2R1R12.5电源输出功率：P I
2、2R外 2E2(）R外 2R外 2r得：r7.5E12V(2)当 P 滑到 b 端时，EI0.6AR外 2r电压表示数：UEI r7.5V2 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）3 如图所示， R1324闭合时，间距为d 的平行板电容器 C 的正中间有 R2R 2R ，电键 S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
3、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：得： EqU CqEmg2dd2mgdq(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 mv2222gd34 如图所示，质量m=1 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度 L=1 m 的
4、光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势 E=8 V，内阻 r=1 。电动机 M 的额定功率为 8 W，额定电压为 4 V，线圈内阻 R 为 0.2 ，此时电动机正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流IM 以及电动机的输出的功率P 出 ；(2)通过电源的电流I 总以及导体棒的电流I ；(3)磁感应强度B 的大小。【答案】 ( 1) 7.2W； ( 2) 4A； 2A； ( 3) 3T。【解析】【详解】(1) 电动机的正常工作时，有PUI M
5、所以PI M2AU故电动机的输出功率为P出 P I M2 R 7.2W(2) 对闭合电路有UEI 总 r所以EUI总4A ；r故流过导体棒的电流为II 总I M2A(3) 因导体棒受力平衡，则F安mg sin376N由F安BIL可得磁感应强度为F安B3TIL5 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
6、流：I E U 2 R1 r路端电压为：UEIr代入数据得： U15V ；(2)对 R3 ：R3U 2I 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 。6 如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离 d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为-8m=710 kg，带电量C 的油滴，当把可变电阻器R3 的阻值调到35接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数I=1.5A，安培表为理想电表，取g 10m/s2，试求：（ 1）两金属板间的电场强度；（ 2）电源的内阻和电阻 R1 的阻
7、值；（ 3） B 点的电势 【答案】（ 1） 1400N/C （2）（ 3） 27V【解析】【详解】（ 1）由油滴受力平衡有， mg=qE，得到代入计算得出： E=1400N/C（ 2）电容器的电压 U3=Ed=21V流过的电流B 点与零电势点间的电势差根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻（3）由于 U1=B-0，B 点的电势大于零，则电路中B 点的电势B=27V.7 如图所示，合上电键S1。当电键 S2 闭合时，电流表的示数为0.75A；当电键 S2 断开时，电流表的示数为0.5A， R1 2。求电源电动势E 和内电阻r。=R =2【答案】 E=1.5V r=1。【解析】【详解】当电键 S2
8、闭合时，电流表的示数为0.75A，有：E I（1 R并r） I1( R1r )2当电键 S2 断开时，电流表的示数为0.5A，有：E=I2（ R1+r）代入数据解得E=1.5Vr =1。8 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 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 d 1.0 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v0 2.0m / s 的初速度射入
9、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）6.0122的电场中射出.10 C ；（ ）不能从 C【解析】【详解】（1）开关 S 断开时 ,电阻 R3 两端的电压为U 3R3E 16VR2R3r开关 S 闭合后 ,外电阻为RR1R2R36R1R2R3路端电压为URE21V .rR此时电阻 R3 两端电压为U 3R3U 14VR2 R3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
10、S 断开时有qU 3dmg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 .9 电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为 15 ，定值电阻 R0 3 （ 1）当 R 为何值时， R0 消耗的功率最大，最大值为多少？（ 2）当 R 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？【答案】（ 1） 0； 10.9W；（ 2） 4.5 ；13.3W【解析】【分析】（
11、 1）由乙图得电源的电动势和内阻，当 R=0 时， R0 消耗的功率最大；（ 2）当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，依次计算求解【详解】（1）由题干乙图知电源的电动势和内阻为：E=20V， r= 205 =7.5 2由题图甲分析知道，当R=0 时， R0 消耗的功率最大，最大为22E20Pm=3W=10.9WR03 7.5R0r（2）当 R R0=r ，即 R=4.5 时，电源的输出功率最大，最大值22P=E(R+R0)=20(3+4.5)W=13.3WR0R r3 4.5 7.510 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
12、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及其关系：电源的总功率，内电路消耗的功率，三者关系是。，输出功率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abdc，相距 l 0.50m， bd 间连有一固定电阻B0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒MN垂直放在导轨上，其电阻也为R，导体棒能无摩擦地沿导轨滑动，当MN 以v4.0m/s的速度水平向右匀速运动时，求：（ 1）导体棒 MN 中感应电动势的大
13、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EBlv 0.80 V（2）根据闭合电路的欧姆定律得，通过R 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.
14、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，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？3mgd；（ 2） q7 q【答案】（ 1）、 E2q6【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：qUd联立解得：mgE(2)断开 S，设电容器电压为U，则有：3mgd2 qE1U 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
