1、高考物理闭合电路的欧姆定律试题( 有答案和解析 )一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示，金属导轨平面动摩擦因数0.2，与水平方向成 37角，其一端接有电动势E 4.5V，内阻r 0.5 的直流电源。现把一质量m 0.1kg 的导体棒ab放在导轨上，导体棒与导轨接触的两点间距离L 2m，电阻R 2.5 ，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B 0.5T，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin37 0.6， cos370.8， g 10m/s 2（不考虑电磁感应影响），求：(1)通过导体棒中电流大小和导体棒所受安培力大小；(2)导体棒加速度大小和方向。【答案】 (1) 1
2、.5A， 1.5N；(2)2.6m/s 2，方向沿导轨平面向上【解析】【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得EI1.5ARr根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为FBIL1.5N(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有BIL cos mgsin fmafFNcosBILsinmg联立可得a2.6m/s 2方向沿导轨平面向上2 如图所示电路中，电源电动势E16V，内电阻r1.0 R12。开，电阻 9.0， R 15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】(
3、1)对 R2 根据欧姆定律：U2I 2 R2整个回路的总电流：I路端电压为：EU 2R1rUEIr代入数据得： U15V ；(2)对 R3 ：U 2R3I 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 。3 如图所示，电路中接一电动势为4V、内阻为 2 的直流电源，电阻R1、 R2 、R3、 R4 的阻值均为 4，电容器的电容为30F，电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：（ 1）电流表的读数（ 2）电容器所带的电荷量（ 3）如果断开电源，通过 R2 的电荷量【答案】（ 1） 0.4A（ 2-53Q-5） 4.8 10C=2.410 C（
4、 ）2【解析】【分析】【详解】当电键 S 闭合时，电阻R1、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即电流表的读数电容器的电压等于R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键S 后，电容器通过 R1 、 R2 放电， R1 、 R2 相当并联后与R3 串联再求解通过 R2 的电量（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得E0.4 A电流表的读数 IrR3（2）电容器所带的电量QCU 3 CIR34.810 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R1 、 R2 相当并联后与 R3 串联由于各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1Q2.
5、4 10 5 C24 如图所示，在 A 、 B 两点间接一电动势为4V，内电阻为 1 的直流电源，电阻R 、 R2 、 R3 的阻值均为 4 ，电容器的电容为30 F ，电流表内阻不计，当电键S 闭合1时，求：（ 1）电流表的读数（ 2 ）电容器所带的电量（ 3）断开电键 S 后，通过 R2 的电量【答案】（ 1） 0.8A ；（ 2） 9.610 5 C ；（ 3） 4.8 10 5C【解析】试题分析：当电键 S 闭合时，电阻R1、 R2 被短路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即电流表的读数电容器的电压等于R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键S 后，电容器通过R1、R2
6、放电，R1、 R2 相当并联后与R3 串联再求解通过R2 的电量（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路根据欧姆定律得：E40.8A电流表的读数 I4AR3 r1（2）电容器所带的电量QCU 3CIR33010 60.8 4C 9.6 105 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R 、 R2 相当并联后与R3 串联由于1各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q4.810 5 C25 如图所示，电源电动势E=30 V，内阻 r=1 ，电阻 R12两正对的平行金属=4 ， R =10板长 L=0.2 m ，两板间的距离d=0.1 m 闭合开关 S 后，一质量8m=
7、510 kg，电荷量62=5 10m/s 的初速度从两板的正中间射入，求q=+4 10C 的粒子以平行于两板且大小为粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小？（不考虑粒子的重力）【答案】【解析】根据闭合电路欧姆定律，有：电场强度：粒子做类似平抛运动，根据分运动公式，有：L=v0ty= at2其中：联立解得：点睛：本题是简单的力电综合问题，关键是明确电路结构和粒子的运动规律，然后根据闭合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解6 如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势器 R，导轨的宽度 d 0.2m ，倾角 =37质量E 50V，内阻m 0.11kg 的细杆r 1的电
8、源和滑动变阻 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2；F（2）滑动变阻器R 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） F10.2N ， F22.2N ；（ 2 ） 9R 109【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 ab
9、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 R1109， R29 ；则滑动变阻器R 有效电阻的取值范围为9R 1097 电路如图所示,电源电动势E28V ,内阻 r =2 ,电阻R1 12 , R2 R4 4 , R3 8 , 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 m1）
10、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v02.0m / s 的初速度射入 C 的电场中 ,:,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电刚好沿虚线匀速运动 问 当开关 S 闭合后场中 ,能否从 C 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】（ 1）6.0 10122C 的电场中射出.C ；（ ）不能从【解析】【详解】（1）开关 S 断开时 ,电阻 R3 两端的电压为U 3R3E16VR3rR2开关 S 闭合后 ,外电阻为R1 R2R36RR2R3R1路端电压为UR21V .REr此时电阻 R3
11、 两端电压为U 3R2R3U14VR3则流过 R4 的总电荷量为Q CU 3CU 36.010 12 C（2）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 S 断开时有qU 3mgd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 .8 如图所示，电源的电动势E=110V，电阻 R1=21 ，电动机绕组的电阻R0=0.5 ，电键 S1始终闭合当电键 S2 断开时，电阻R1 的电功率是525W；当电键 S2 闭合时，
12、电阻R1 的电功率是 336W ，求：（ 1）电源的内电阻；（ 2）当电键 S2 闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率【答案】 （1） 1（ 2） 1606W【解析】【分析】【详解】设 S2 断开时 R1 消耗的功率为P1，则E2R1P1R1r代入数据可以解得，r1设 S2 闭合时R1 两端的电压为U，消耗的功率为P2，则U 2P2解得，R1U=84V由闭合电路欧姆定律得，EUIr代入数据，得I26A流过 R1 的电流为I1，流过电动机的电流为I2，I1U4 AR1而电流关系 :I 1I 2I所以I 222A由UI 2P出I 22 R0代入数据得，P出1606W9 如图所示，已知路端电压U1
13、8 V，电容器C1 6 F、C2 3 F，电阻 R1 6、 R2 3 .当开关 S 断开时， A、 B 两点间的电压 UAB等于多少？当 S 闭合时，电容器1的电荷量改变C了多少？【答案】 18 V；减少了 53.6 10 C【解析】【详解】在电路中电容器C1、C2.S断开时，电路中无电流，BC等势，相当于断路 当、因此 UAB U 18 V.当 S 闭合时， R12112两端的电压为和 R串联， C 两端的电压等于R两端电压， C压， C1 电荷量变化的计算首先从电压变化入手.当 S 断开时， UAC 18 V，电容器C1 带电荷量为A、 D 等势，R2 两端电 6 4Q1 C1 UAC 6
14、 10 18 C 1.08 10C.当 S 闭合时，电路R1、 R2 导通，电容器C1 两端的电压即电阻R1 两端的电压，由串联电路的电压分配关系得U U6 18 V 12VAC36此时电容器 C1 的带电荷量为1AC 6 5Q C U 6 10 12 C 7.2 10C电容器C1 带电荷量的变化量为1 3.65Q Q Q 10C负号表示减少，即5C1 的带电荷量减少了 3.6 10C.10 一电源的电动势为6V、外接电阻R13.0 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
15、 ；（ 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 2 111 如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd， 已知 ab 边长 l1 =1.0m、 bc 边长l2=0.5m ，电阻 r=0.1 。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度 B 在 0.2s 内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正
16、方向。线框在摩擦力作用下保持静止状态。求：（ 1）感应电动势的大小；（ 2）线框中产生的焦耳热；（ 3）线框受到的摩擦力的表达式。【答案】（ 1） 0.25V；（ 2） 0.125J；（ 3） 1.25 t 0.1 N 【解析】【分析】本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用【详解】（ 1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知B SB bc 1 abE n=2tttB 等于乙图象中B-t 图线的斜率 1T/s，联立求得感应电动势 E 0.25Vt（2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这
17、0.2s 内产生的感应电流EI2.5Ar再根据焦耳定律有Q =I 2 rt0.125J（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有fF安 =BIL(0.1t) 2.5 0.5N1.25(t0.1)N12 如图所示电路，电源电动势E=6V，内阻 r=1 外电路中电阻R1=2， R2=3，R3=7.5 电容器的电容C=4F（ 1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所带的电量（ 2）电键从闭合到断开，流过电流表A 的电量【答案】 7.2 10 6 C ;1.92 10 5 C【解析】【分析】【详解】（1）电键 S 闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流外电路总电阻为： 3干路电流为：1 5A .路端电压为： U E Ir 4. 5V电容器的电压为：U1 1. 8V所以电容器的电量：Q11-6 CU 7. 210C， b 板带正电， a 板带负电（2） S 断开，电路稳定时，电容器的电压就是R2 的电压， U2 3V-5所以电容器的电量： Q2 CU2 1. 2 10C， a 板带正电， b 板带负电则流过电流表 A 的电量 Q Q1Q2-51 92 10C .【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳定时，电容器所在电路没有电流，其电压与所并联的电路两端的电压相等
