1、（物理）物理试卷物理闭合电路的欧姆定律题分类汇编及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示 ，电解槽R 19， 电解槽电阻合时 ，电炉消耗功率为A 和电炉 B 并联后接到电源上，电源内阻r 1，电炉电阻r0.5 当. S1 闭合、 S2 断开时 ，电炉消耗功率为684W ；S1、S2 都闭475W( 电炉电阻可看作不变) 试求：（ 1）电源的电动势 ；（ 2） S1、S2 闭合时 ，流过电解槽的电流大小 ；（3） S12、S 闭合时 ，电解槽中电能转化成化学能的功率【答案】 （1） 120V（ 2）20A（ 3） 1700W【解析】12断开时电炉中电流I 0P16 A（1） S闭
2、合， SR电源电动势 EI 0 (Rr )120V ；（2） S1、S2 都闭合时电炉中电流为I BP25 AR电源路端电压为 UI R R95V流过电源的电流为IEU25 Ar流过电槽的电流为I AII B20 A ；（3）电解槽消耗的电功率PAI AU1900W电解槽内热损耗功率P热I A2 r 200W电解槽转化成化学能的功率为P化PAP热 1700W 点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流 2 手电筒里的两节干电池（串联）用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电
3、池搭配使用。设一节新电池的电动势 E1=1.5V，内阻 r1 =0.3 ；一节旧电池的电动势E2=1.2V，内阻 r 2=4.3 。手电筒使用的小灯泡的电阻 R=4.4 。求：(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2上的电压；(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。【答案】 (1)2.64V； (2)1.29V； (3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur 大于其电动势 E2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时，电流2E10.6AI =2r1R灯泡两端
4、的电压UIR2.64V(2)一新、一旧电池串联时，电流E1E20.3AI =r1Rr2灯泡两端的电压UI R1.32V旧电池的内阻r 2 上的电压U rI r21.29V(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压U大于其电动势E（或其消耗的电压大于其提供的r2电压），灯泡的电压变小。3 如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端 分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B一质量为 m，电阻不计的金属棒 ab 横跨在导轨上已知电源电动势为E，内阻为 r，电容器的电容为 C，定值
5、电阻的阻值为 R0，不计导轨的电阻（1）当 K 接 1 时，金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R 为多大？（2）当 K 接 2 后，金属棒 ab 从静止开始下落，下落距离s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落s 的过程中所需的时间为多少？（3） ab 达到稳定速度后，将开关K 突然接到 3，试通过推导，说明ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离 s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）【答案】（ 1）EBLB4L4sm2 gR02mgsCB2 L2mgr （ 2）mgR0 B2 L2（ 3）匀加速直线运动m cB2
6、L2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 BIL=mgIERr得 REBLrmg（2）由 mgB2 L2vR0得 vmgR0B2 L2mgtBILt mv其中 qBLs由动量定理，得ItR0得tB4 L4 sm2 gR02mgR0 B2 L2qCUCBL vv（3） K 接 3 后的充电电流 ItCBLCBLatttmg-BIL=ma得 amgmCB 2 L2 =常数所以 ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的v22-v2=2as根据能量转化与守恒得E mgs ( 1 mv221 mv2 )22解得 ：mgsCB2 L2E2L2m cB【点睛】本题是电磁感
7、应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况4 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
8、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I总EUr4A；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 一电瓶车的电源电动势E48V，内阻不计，其电动机线圈电阻R 3，当它以v 4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f48N。除电动机线圈生热外，不计其
9、他能量损失，求：(1)该电动机的输出功率；(2)电动机消耗的总功率。【答案】 (1) 192W ， (2) 384W 。【解析】【详解】(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：Ff48N电动机的输出功率为：P出Fv484W192W ；(2)由能量守恒定律得：EIP出I 2 R代入数据解得：I8A所以电动机消耗的总功率为：P总EI488W384W 。6 在图中 R1 14，R2 9当开关处于位置 1 时，电流表读数 I1 0.2A；当开关处于位置 2 时，电流表读数 I2 0.3A求电源的电动势 E 和内电阻 r【答案】 3V，1【解析】【详解】当开关处于位置1 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1（
10、R1+r）当开关处于位置2 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I2（ R2+r）代入解得： r=1， E=3V答：电源的电动势E=3V，内电阻r=17 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R 的阻值调到 35接入电路时，带电油滴恰好3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 的阻值；（ 3） B 点的电势 【答案】（ 1） 1400N/C （2
11、）（ 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.8 光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020 年合肥将建成世界一流光伏制造基地，打造成为中国光伏应用第一城。某太阳能电池板，测得它不接负载时的电压为900mV，短路电流为 45mA，若将该电池板与一阻值为 20的电阻器连接成闭合电路，则，(1)该太阳能电池板的内阻是多大？(2)电阻器两端的电
12、压是多大？(3)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量是多大？【答案】 (1) 20 (2) 0.45V (3) 6.075J【解析】【详解】(1)根据欧姆定律有：Er ，I s解得：r20；(2)闭合电路欧姆定律有：IEIR ， URr解得：U0.45V ；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：rQ6.075J。答： (1)该太阳能电池板的内阻20；(2)电阻器两端的电压 U0.45V；(3)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q 6.075J 。9 如图 1 所示，用电动势为E、内阻为 r 的电源，向滑动变阻器R 供电改变变阻器R 的阻值，路端电压U 与电流 I
13、 均随之变化（1）以 U 为纵坐标， I 为横坐标，在图2 中画出变阻器阻值R 变化过程中U-I 图像的示意图，并说明U-I 图像与两坐标轴交点的物理意义（ 2） a请在图 2 画好的 U-I 关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；b请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明 ：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和【答案】 （1） UI 图象如图所示：图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流（2） a 如图所示 ：E2b.4r（ 3）见解析【解析】（ 1） UI 图像如图所示
14、，其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流（2） a如图所示I 2 R ( E2P)2 REb电源输出的电功率：Rrr 2R2rR当外电路电阻R=r 时，电源输出的电功率最大，为Pmax = E24r（3）电动势定义式：EW非静电力q根据能量守恒定律，在图 1 所示电路中，非静电力做功 W 产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即WI 2 rtI 2 RtIrqIRqEIrIRU内U 外本题答案是：（1） UI 图像如图所示，其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流（2） a如图所示2当外电路电阻R=r 时，电源输出的电功率最大，为P
15、max = E4r（ 3） E U 内 U 外点睛：运用数学知识结合电路求出回路中最大输出功率的表达式，并求出当R=r 时，输出功率最大10 如图所示的电路中，电源电动势E11V ，内阻 r1 ；电阻 R14 ，电阻R 6，电容器 C30 F ，电池内阻r 1212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】1 电容器相当于断路，根据闭合电路欧姆定律，有E11IA 1A；R1 R2 r4 6 12 电阻 R2 的电压
16、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 F11V3.3104 C故流过R1的电荷量为：VQQ2 Q23.3 104 C1.810 4 C1.5104 C11 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B 0.1T ，金属棒 AD 长 0.4m ，与框架宽度相同，电阻 r=1.3，框架电阻不计，电阻R1=2， R2=3 当金属棒以 5m/s 速度匀速向右运动时，求：（ 1）流过金属棒的感应电流为多大？（ 2）若图中电容器 C 为 0.3F，则电容器中储存多少电荷
17、量？-8【答案】（ 1） 0.08A （ 2）2.88 10C【详解】（1）棒产生的电动势：EBlv0.2V外电阻为：R1R2R1.2R1R2通过棒的感应电流：E0.2I0.08AR r1.2 1.3（2）电容器两板间的电压：UIR0.096V电容器带电量：QCU0.3 10 60.0962.8810 8 C.12 如图所示电路中，电源电动势E12V ，内阻 r2， R14， R26，R33（ 1）若在 C D 间连一个理想电流表，其读数是多少？（ 2）若在 C D 间连一个理想电压表，其读数是多少？【答案】（ 1） 1A ；（ 2） 6V【解析】【分析】【详解】（1）若在 C.D 间连一个理想电流表，则电路结构为R2、 R3 并联后与 R1 串联，接到电源上，根据闭合电路欧姆定律得：E121.5 A总电流 I224R1 R并 r所以并联部分的电压为：UR并 I3V所以通过电流表的电流为I 1U3 A 1A R33（2）若在 C.D 间连一个理想电压表，则电路结构为R1、R2 串联接到电源上，电压表测量的是 R2 的电压：则 U 2R1ErR2 12 6V6V R212【点睛】本题中理想电流表看作短路，理想电压表看作断路，认识电路的连接关系是解题的基础
