1、【物理】物理试卷物理闭合电路的欧姆定律题分类汇编一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路，A、B 两点间接上一电动势为4V、内电阻为1 的直流电源，三个电阻的阻值均为4，电容器的电容为20 F，电流表内阻不计，求：(1)闭合开关 S 后，电容器所带电荷量；(2)断开开关 S 后，通过R2 的电荷量。【答案】 (1)6.4 10-5C； (2) 3.210 5 C【解析】【分析】【详解】(1) 当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路，据欧姆定律得电流表的读数为IE14A0.8ArR34电容器所带电荷量Q CU 3 CIR 3201060.84C 6.4 10 5 C(2)断
2、开电键后，电容器相当于电源，外电路R1 、 R2 并联后与 R3 串联，由于各个电阻相等，则通过 R2 的电荷量为Q1 Q3.210 5 C22 如图所示， R1=R2=2.5 R的最大阻值为10，滑动变阻器，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1RR24.5R1R2R电源输出功率：P I2R外1E2(）R外1R外1r当 P 滑到
3、 b 端时，R外2R1R12.5电源输出功率：P I2R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 r7.5V3 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）4 如图所示， R1 R32R2 2R4，电键 S 闭合时，间距为d 的平行板电容器 C 的正中间有一质量为 m，带电量为 q
4、 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)电源的电动势大小；(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。2mgd(2) v0gd【答案】 (1) E3q【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 )1C4EU U2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mg dq U C1 mv2222gd解得： v035 如图所示，电源的电动势E110V ，电阻R121，
5、电动机绕组的电阻R0.5，开关S1 始终闭合当开关S2 断开时，电阻R1 的电功率是525W ；当开关S2 闭合时，电阻R1 的电功率是 336W ，求：（ 1）电源的内电阻 r；（ 2）开关 S2 闭合时电动机的效率。【答案】（ 1） 1；（ 2） 86.9%。【解析】【详解】（1） S2 断开时 R1 消耗的功率为P1525 W ，则E2P1R1R1 r代入数据得 r =1（2） S2 闭合时 R1两端的电压为U，消耗的功率为P2 336 W ，则P2U 2R1解得 U=84V由闭合电路欧姆定律得EUIr代入数据得 I =26A设流过 R1 的电流为 I 1，流过电动机的电流为I2，则I1
6、U4 AR1又I 1I 2I解得 I2 =22A则电动机的输入功率为PMUI 2代入数据解得 PM1848 W电动机内阻消耗的功率为PRI 22R代入数据解得 PR242 W则电动机的输出功率PPMPR1606W所以开关 S2 闭合时电动机的效率P86.9%100%PM6 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表当电阻箱读数为R1 2时，电压表读数为U1 4V；当电阻箱读数为R2 5时，电压表读数为U2 5V求：（1）电源的电动势E 和内阻r（2）当电阻箱R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm 为多少？【答案】（1） E=6 Vr =1（ 2）当R=r=1 时， P =9 Wm【
7、解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律EUIr 得：EU 1U 1r ，代入得 E 4442r ，R12EU 2U 2r ，代入得： E555r ，R2r5联立上式并代入数据解得：E=6V， r=1 （2）当电阻箱的阻值等于电源的内电阻时电源的输出功率最大，即有R=r=1 电源的输出功率最大为：PmI 2 R( E ) 2 rE262W9W ；2r4r417 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】 (
8、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 。8 如图所示，电路中电阻 R 10 ，电源的内电阻 r 2 ，灯泡 L 上标有 “3V 0.25A的”字样，闭合开关 S，灯泡正常发光求：（ 1）灯泡的功率；（ 2）电源的电动势；（ 3）电源的总功率；【答案】 (1)0.75W(2) 6V(3)1.5W【解析】【详解】（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为U=3V，电流为 I=0.
9、25A所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W（2）由闭合电路欧姆定律得：电源的电动势E=U+I（ R+r） =3+0.25（ 10+2） =6V（3）电源的总功率：P=IE=0.25 6W=0.5W.9 如图所示，线段A 为某电源的U I 图线，线段B 为某电阻R 的 U I 图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：（ 1）电源的输出功率 P 出 是多大？（ 2）电源内部损耗的电功率 P 内是多少？（ 3）电源的效率 是多大？【答案】（ 1） 4W，（ 2）2W，（ 3）66.7 %【解析】试题分析：（1）由电源的U-I 图象读出电动势，求出内阻两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状
10、态，读出电压和电流，由公式P=UI 求出电源的输出功率出 （ 2 ） 电 源 内 部 损 耗 的 电 功 率 由 公 式P内2r求 解 （ 3 ） 电 源 的 总 功 率 为PIP IE，电源的效率为P出 代入数据求解即可总P总（1）从 A 的图线可读出，电源的电动势E=3V，内阻 rE3I m0.56从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流 I=2A则电源的输出功率为 P出UI22W4W（2）电源内部损耗的电功率22PIr2 0.5W2W内（3）电源的总功率为 P总IE23W6WP出4100%66.7%故电源的效率为P总6【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两
11、图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率10 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、 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，312R 、 R 均被短路，此时外
12、电路电阻等于R ，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：R2U B4I B50.8（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 2011 如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E50Vr1的电源和滑动变阻，内阻器 R，导轨的宽度d 0.2m ，倾角 =37质量 m 0.1
13、1kg 的细杆 ab 垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B2.2T 的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节R 使杆 ab 静止不动 sin37 =0.6，cos37=0.8， g 取 10m/s 2，求：（1）杆 ab 受到的最小安培力 F1 和最大安培力F2；（2）滑动变阻器R 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） F10.2N ， F22.2N ；（ 2） 9R109【解析】【详解】（1）由题意知：当ab 棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有F1 cos(mg cosF1 sin)mg sin代入数据解得最小安培力F10.2N 当
14、ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：F2 cos(mg cosF2 sin)mg sin代入数据解得最大安培力F22.2N （2）设导体棒所受安培力为F1 、 F2 时对应 R 的阻值为 R1 和 R2 ，则有F1EdBR1rF2EdBR2r代入数据解得 R1 109， R29 ；则滑动变阻器R 有效电阻的取值范围为9R10912 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：（ 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：P1P - P2 3W出根据PI2R11解得I1A（2）由闭合电路的欧姆定律EIR1R并R2 R3R并R2R3解得R 312
