1、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 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:EIRr（ 2）将 E=3V， r=1， R=14，代入上式
2、得：电流表的示数I=3A =0.2A141电源两端的电压U=IR=2.8V2 如图所示， E=l0V， r=1，R1=R3=5， R2=4， C=100 F ，当断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态；求：(1) S 闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2) S 闭合后流过 R3 的总电荷量【答案】 (1) g，方向竖直向上 4(2)4 10C【解析】【详解】（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qEmg 且 qE 竖直向上S 闭合后， qEmg 的平衡关系被打破S 断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有U CR2E 4V ，R1 rR2qU CmgdS 闭合后，
3、R2U CE8VR2r设带电粒子加速度为a，则qU C mgma ，d解得 a g，方向竖直向上（2） S 闭合后，流过R3 的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以4Q C（ UC UC） 4 10 C3 如图所示的电路中，电源的电动势E 12V ，内阻未知， R1 8 ， R2 1.5 ， L 为规格“ 3V ， 3W ”的灯泡，开关S 断开时，灯泡恰好正常发光（不考虑温度对灯泡电阻的影响）试求：（ 1）灯泡的额定电流和和灯丝电阻；（ 2）电源的内阻；（ 3）开关 S 闭合时，灯泡实际消耗的功率【答案】 （1） 1A3（ 2） 1（ 3） 0.48W【解析】（1）灯泡的额定电流P031A，
4、灯丝电阻 RLU 0 2I 0A3 ；U 03P0（2）断开 S 时，灯 L 正常发光，即 I 1I 0 ，根据闭合电路欧姆定律E I（0 R1E( R1128 31 ；RL r），得 rRL )I 01RL R231.5（3）闭合 S 时，设外电路总电阻为 R外 ， R并R231 ；RL1.5所以 R外R并 R1189 ；E12设干路电流为 I 总 ，则 I 总A 1.2A ；R外 r9 1RL R2灯两端的电压 U L ，则 U LI 总 1.2 1V 1.2V ； RL R2PL ： PLU L21.2 1.2灯的实际功率为RLW 0.48W 3点睛：对于直流电路的计算问题，往往先求出局
5、部的电阻，再求出外电路总电阻，根据欧姆定律求出路端电压和总电流，再计算各部分电路的电压和电流4 如图所示的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表 (均为理想电表 )的示数各为1.6V 和0.4A当 S 断开时，它们的示数各改变0.1V 和 0.1A，求电源的电动势和内电阻【答案】 E 2 V，r 1 【解析】试题分析：当S 闭合时， R1、 R2 并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U1 E I1r 即 E1 6 04r ， 当 S 断开时，只有R1 接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U2 E I2r，即 E（ 1 6 0 1）（ 0 40 1） r， 由 得： E 2 V，r 1 考点：闭合电路
6、欧姆定律【名师点睛】求解电源的电动势和内阻，常常根据两种情况由闭合电路欧姆定律列方程组求解，所以要牢记闭合电路欧姆定律的不同表达形式5 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）（ 3）
7、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.6 如图所示的电路中，电阻 R1=9，R2=15 ， R3=30 ，电源内电阻 r=1，闭合开关 S，理想电流表的示数 I2=0.4A求：（ 1）电阻 R3 两端的电压 U3；（ 2）流过电阻 R1 的电流 I1 的大小；（ 3）电源的总功率 P【答案】（ 1） 6.0V（ 2） 0.6A（3） 7.2W【解析
8、】【详解】（1）电阻 R3 两端有电压为U 3I 2 R20.4156.0 （ V）（2）通过电阻R3 的电流大小：U 3I 30.2 AR3流过电阻 R1 的电流大小为：I1=I2+I3=0.4+0.2=0.6A（3）电源的电动势为：EI1rI 1R1U 30.610.69612 V电源的总功率为P=I1E=7.2W或 PI12 rR1R2 / / R3=7.2W7如图所示，电源电动势E=8V，内阻为r=0 5，“ 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
9、）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 LPL1AU 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 M M2I -IR=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8 一电
10、源的电动势为6V、外接电阻R1 3.0 时，路端电压为4.5V求：（ 1）该电源的内阻多大？（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是多大？【答案】（ 1）该电源的内阻为1.0 ；（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是2.0A。【解析】【分析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得：EU R1r R1代入数据得r 1.0 ；（2）根据并联电路规律可得：R 1R 263；R 并 2.0R 1 R 263根据闭合电路欧姆定律有：I E = 6 =2.0A R并 r 2 19 如图所示，三个电阻 R123的阻值均等于电源内阻r，电键 S 打开时，
11、有一质量为、 R、Rm，带电荷量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点现闭合电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和该板碰撞，碰撞过程小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，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处设电容器两极板间距为d，求：（ 1）电源的电动势 E；（ 2）小球与极板碰撞后所带的电荷量q/ 【答案】 （1） E【解析】【分析】【详解】mgdq（ 2） q = 2q(1)当 S 打开时，电容器电压等于电源电动势E，即：U=EqU小球静止时满足：mgdmgd由以上两式解得：E =q；(2) 闭合 S，电容器电压为 U ，则：EE
12、EUR2rR2 R3 r3r3对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：Uq U mg q02由以上各式解得：q2q 10 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
13、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
14、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， sin370 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G1，二是拉力 F 在沿导轨向下方向的分力 F1，三是沿导轨向上方向的安培力，金属杆在这几个力的作用下，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
15、，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 ，由电磁感应定律和欧姆定律有EBLv因电路中只有两个相同电阻，有11UEBLv22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/s2tf BTLB2 L2v0.2 N2RG1mg 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
16、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 在如图所示的电路中， R13， R2 6，R3 1.5 ， C 20F，当开关 S 断开时，电源的总功率为 2W；当开关 S 闭合时，电源的总功率为 4W，求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合 S 时，电源的输出功率；(3)S 断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？【答案】 (1) 4V , 0.5（ 2） 3.5W（ 3） 610-5 C ,0【解析】【分析】断开 S， R2 、 R3 串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S 闭合， R1、 R2并联再与 R3 串联，再次根据闭
17、合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求解；闭合 S 时电源的输出功率为P=EI-I2r；S 断开时， C两端电压等于电阻R2 两端电压，求解出电压后根据 Q=CU 列式求解 【详解】（1） S 断开， R2、 R3 串联根据闭合电路欧姆定律可得：IERrE22W总功率为： P IEr7.5S 闭合， R1、 R2 并联再与 R3 串联，总外电阻 RR1R2R33.5R1R2根据闭合电路欧姆定律可得：EEIRr3.5r所以总功率为： PE 2EIr3.5联立解得： E=4V， r=0.5 （2）闭合 S，总外电阻 R =3.5干路电流为 IE1ARr2输出功率P 出 =EI-Ir=4 1-1 0.5=3.5W（3） S 断开时， C 两端电压等于电阻R2 两端电压： U 2I 2 R2ER247.56V 3Vr7.5 0.5-6-5可得电量为： Q=CU2=20 10 3=6 10C【点睛】本题首先要理清电路结构，然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析
