1、高考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 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻 r=0.5 ，电阻 R1=1.5 ，电动机的线圈电阻 R0=1.0 。电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：(1)电源的路端电压；(2)电动机输出的机械功率。【答案】 (1)9V； (2)8W【解析】【分析】【详解】(1)流过电源的电流为I，则IR1U 1路端电压为U，由闭合电路欧姆定律UEIr解得U9V(2)电动机两端的电压为U MEI (R1r )电动机消耗的机械功率为PU M II 2 R0解得P8W2 小勇同学设计了一种测定风力大小的装置，其原
2、理如图所示。E 是内阻不计、电动势为6V 的电源。 R0 是一个阻值为 40的定值电阻。 V 是由理想电压表改装成的指针式测风力显示器。 R 是与迎风板 A 相连的一个压敏电阻，其阻值可随风的压力大小变化而改变，其关系如下表所示。迎风板A 的重力忽略不计。试求： 力 F/ N050100150200250300 阻 R /30282624222018（ 1）利用表中的数据 出 阻R 随 力 F 化的函数式；（ 2）若 表的最大量程 5V， 装置能 得的最大 力 多少牛 ；（ 3）当 力 F 为 500N ， 表示数是多少；（4）如果 源 E 的 降低，要使相同 力 表 得的示数不 ，需要 R0
3、 ， 后的 R0 的阻 大小如何 化？（只写 ）【答案】（ 1） R30 0.04 F () ；（ 2）550N ；（ ）U4.8V；（ ）阻 Fm34大【解析】【分析】【 解】Fc ，故 R 与 F 成 性 化关系 它 的关系式 ：（1）通 表中数据可得：RRkFb代入数据得：R 30 0.04F () （2）由 意， R0 上的 U R05V，通 R0 的 流 IU R0R0RU REU R0II解 式，得，当 表两端 U R 为 5V ， 得的 力最大Fm550N （3）由 式得 R10UR0 E4.8V RR0（4）阻值变大3 如图所示的电路中，当开关S 接 a 点时，标有 “5V，2
4、.5W”的小灯泡正常发光，当开关S接 b 点时，标有 “4V， 4W”的电动机正常工作求电源的电动势和内阻【答案】 6V，2【解析】【详解】当开关接a 时，电路中的电流为P2.51I1=A=0.5A.U15由闭合电路欧姆定律得E=U1 I1r当开关接b 时，电路中的电流为P24I2 =U 2 = 4 A=1A.由闭合电路欧姆定律得E=U2 I2r联立解得E=6Vr=2.4 小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为 12.5V，电源与电流表的内阻之和为0.05 。车灯接通电动机未
5、起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A。求：（ 1）电动机未启动时车灯的功率。（ 2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）【答案】（ 1） 120W ；（ 2） 67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时UEIr12VPUI120W（2）电动机启动瞬间车灯两端电压U EI r9 V车灯的电阻U R1.2IU 2P67.5WR电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。5 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间
6、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） 8V；（ 2） 8；（ 3） 23W【解析】【详解】（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：
7、IU电流为： IRP解得： RP8EURr（3）根据电功率公式有：PI 2 RRp解得： P23W6 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
8、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）442222EBLr （ 2） B L sm gR0（ 3）匀加速直线运动mgsCB L【答案】（ 1）mgmgR0 B2 L2m cB2 L2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 BIL=mgIERr得 REBLrmgB2 L2v（2）由 mgR0得mgR0vB2 L2由动量定理，得 mgt BILtB
9、Lsmv 其中 q ItR0B4 L4 s m2 gR02得mgR0 B2 L2tqC UCBL vCBLv（3） K 接 3 后的充电电流 IttCBLattmg-BIL=ma得 amg2 =常数2LmCB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7 有一个 100 匝的线圈，在0.2s 内穿过它的磁通量从0.04Wb 增加到 0.14Wb
10、，求线圈中的感应电动势为多大？如果线圈的电阻是10，把它跟一个电阻是990 的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？【答案】 50V， 0.05A【解析】【详解】已知 n=100 匝， t=0.2s， =0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb ，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势E n100 0.1 V=50Vt0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流E50IA=0.05ARr109908 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】
11、【详解】当开关处于位置1 时，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1（ 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=19 如图所示的电路中，电源电动势Ed 6V，内阻 r 1，一定值电阻 R0 9.0 ，变阻箱阻值在0 99.99 范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L 100cm，板间距离 d40cm，重力加速度 g 10m/s 2，此时，将变阻箱阻值调到R1 2.0，一带电小球以 v010m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求：（ 1）变阻箱阻值 R12.0 时
12、， R0 的电功率是多少？（ 2）变阻箱阻值 R12.0 时，若电容器的电容 C 2F，则此时电容器极板上带电量多大？（ 3）保持带电小球以 v0 10m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？【答案】（1） 2.25W6C（3） 50（ 2） 210【解析】【详解】（1）当 R12.0 时，闭合回路电流I 为：EdIR1R0 r代入数据解得：I0.5A所以 PR0 I2R0 0.52 9 2.25W ；(2)当 R12.0 时， UR1IR1 1V由 Q CU 2 10 6C；(3) 当 R1 2.0 时，则： Mg qEEU R1d电
13、路中分压关系，则有：R1U R1EdR1R0r调节变阻箱阻值到R1 ，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则：qE Mg Ma2且 U R1R1R1EdrR0E2U R1d又 d1 at 222水平向： L vot由以上各工，代入数值得R1 50。10 如图所示，电源的电动势E=80V4， R12 ， R2 为电阻箱。求：，内电阻 r（1）当电阻箱R2 阻值为多大时，电阻R1 消耗的功率最大？（2）当电阻箱R2 阻值为多大时，电阻箱R2 消耗的功率最大？（3）当电阻箱R2 阻值为 14时，电源输出功率为多少？此时电源效率为多少？【答案】（ 1） 0（ 2） 6（ 3） 256W ； 80%【解析
14、】【详解】（1）由PI 2 R可知 I 最大时 R1 功率最大，又由IErR1R2可知：当 R2=0 时 R1 消耗功率最大。（2）设 R2 消耗的电功率为P1，则E2E2R2P1+R22r +R1R1+rR1 +rR+2R由数学知识可知，分母最小时分数值越大，因R12R+r122 R1 +rRR12+rR2 消耗的电功率最大，则R2 R1 r 6 ；当且仅当 R取“ =”，此时R（3）设电源的输出功率为P出 ，则：P出I 2 ( R1R2） 256W电源的效率为R100%80%Rr11 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R 使电动机停止转动时，电流表和电压表
15、的示数分别为0.5 A 和 1.0 V；重新调节R 使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和 15.0 V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【答案】 22.0 W2 【解析】【详解】当电流表和电压表的示数为0.5 A 和 1.0 V 时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值U 11.02r0.5I1当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和 15.0 V，则电动机的总功率P总 U 2 I 215.02.0 W 30.0 W线圈电阻的热功率2PIr2.02 W 8.0 W热所以电动机的输出功率P输出 P总 P热30.
16、0 W 8.0 W 22.0 W12 用电流传感器和电压传感器等可测干电池的电动势和内电阻改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成UI 图线，由图线得出电动势和内电阻(1)记录数据后，打开“坐标绘图 ”界面，设x 轴为 “I”， y 轴为 “U”，点击直接拟合，就可以画出U I 图象，得实验结果如图甲所示根据图线显示，拟合直线方程为：_，测得干电池的电动势为_V，干电池的内电阻为_.(2)现有一小灯泡，其U I 特性曲线如图乙所示，若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在方格图中)【答案】 (1)y 2x 1.5 1.5 2 (2)0.27W【解析】(1)设直线方程为yax b，把坐标 (0,1.5)和 (0.75,0)代入方程解得：a 2， b 1.5，得出直线方程为： y 2x 1.5；由闭合电路的欧姆定律得：E IR Ir U Ir，对比图象可得： E 1.5V， r2.(2)作出 U E Ir 图线，可得小灯泡工作电流为0.30A，工作电压为0.90V，因此小灯泡的实际功率为：PUI0.30 0.90W 0.27W.
