1、高考物理闭合电路的欧姆定律答题技巧及练习题( 含答案 )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，当开关S 接 a 点时，标有 “5V，2.5W”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= U1 =5 A=0.5A.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=2.2 如图所示的电路中，电源电动势E 12 V，内阻 r 0.5
2、，电动机的电阻R0 1.0 ，电阻 R1 2.0 。电动机正常工作时，电压表的示数U1 4.0 V，求：(1)流过电动机的电流；(2)电动机输出的机械功率；(3)电源的工作效率。【答案】（ 1） 2A；（ 2） 14W；（ 3） 91.7%【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为I U 1 2AR1(2)电动机两端的电压为U E Ir U1=(12 2 0.5 4.0) V 7 V电动机消耗的电功率为P 电 UI 72 W 14 W电动机的热功率为P 热 I2R0 22 1 W4 W电动机输出的机械功率P 机 P 电 P 热 10 W(3)电源释放的电功率为P 释 EI 122
3、 W 24 W有用功率P 有 UII 2 R122W电源的工作效率P有P释=91.7%3 利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E6V ，电源内阻r 1 ，电阻 R 3 ，重物质量 m 0.10kg ，当将重物固定时，理想电压表的示数为5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V ， ( 不计摩擦， g 取 10m / s2 ). 求：12串联入电路的电动机内阻为多大？重物匀速上升时的速度大小3 匀速提升重物3m 需要消耗电源多少能量？【答案】 （1） 2；（ 2） 1.5m / s （ 3）6J【解析】【分析】根据闭合电路欧姆定律求出电路中
4、的电流和电动机输入电压. 电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和，根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小，根据 WEIt 求解匀速提升重物3m 需要消耗电源的能量【详解】1 由题，电源电动势E6V，电源内阻 r1，当将重物固定时，电压表的示数为5V，则根据闭合电路欧姆定律得电路中电流为IEU65r1A1电动机的电阻RMUIR5 132I12 当重物匀速上升时，电压表的示数为U5.5VEU ，电路中电流为 I 0.5 Ar电动机两端的电压为U MEI Rr60.53 1 V 4V故电动机的输入功率PU M I 40.5 2W根据能量转化和守恒定律得U M I mgv
5、I 2 R代入解得， v1.5m / s3 匀速提升重物3m 所需要的时间 th32s ，v1.5则消耗的电能 WEI t60.5 26J【点睛】本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用 .对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立4 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】 (1) 192W ， (2) 384W 。【解析】【详解
6、】(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 。5 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：
7、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6 如图所示，电源电动势E=30 V，内阻 r=1 ，电阻 R1=4 ， R2=10 两正对的平行金属板长 L=0.2 m ，两板间的距离d=0.1 m 闭合开关S 后，一质量8m=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
8、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7 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，
9、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） 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 如图所示 ，电源电动势E27 V，内阻 r 2 ， 固定电阻 R2 4 ， R1 为光敏电阻 C 为平行板电容器 ，其电容 C 3pF，虚线到两极板距离相等，
10、极板长L 0.2 m，间距 2a、 b 构成 ，它可绕 AA轴d 1.0 10 mP 为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形转动当细光束通过扇形a、 b 照射光敏电阻 R1 时， R1 的阻值分别为 12 、 3 有.带电量v0 10 m/s 连续射入 C 的电场中假设照在 R1为 q 1.0 104 C 微粒沿图中虚线以速度上的光强发生变化时 R1阻值立即有相应的改变重力加速度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过 a 照射到 R 上时 ，电容器所带的电量；1(2)细光束通过 a 照射到 R1 上时 ，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到R1 上时带电微粒能否从C 的电
11、场中射出【答案】 （1） Q 1.810 11 C （ 2）带电粒子能从 C 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束通过 a 照射到 R1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡细光束通过 b 照射到 R1 上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从 C 的电场中射出【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得IE27R2 r1.5AR112 4 2又电容器板间电压U CU 2IR2 ，得UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得 Q1.810 11C（2）细光束
12、通过a 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mg q U Cd解得 m 0.6 10 2 kg细光束通过 b 照射时，同理可得 U C 12V由牛顿第二定律，得 q U Cmg ma 解得 a10m/s2d微粒做类平抛运动，得y1at 2 ， tlv02解得 y 0.2 102 md ， 所以带电粒子能从C 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用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 均随之变
13、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，其中图
14、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2E2E 2b电源输出的电功率：PI R( Rr ) R2rr 2RR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：W非静电力Eq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W I 2 rt I 2 RtIrqIRqE Ir IR U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
15、 Pmax = E 4r（ 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，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，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
16、S2 闭合时 R1 两端的电压为U，消耗的功率为P2，则P2U 2R1解得，U=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，P1606W出11 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
17、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：总电流 IE121.5 AR1 R并 r22 4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 2ER2126V6V R1R2 r12【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
18、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） 6 10-5 C ,0【解析】【分析】断开 S， R2312、 R 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， R 、 R并联再与 R3串联，再次根据闭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
19、根据闭合电路欧姆定律可得：IER rE22W总功率为： P IE7.5rS 闭合， R1、 R2 并联再与 R3 串联，总外电阻 RR1R2R33.5R1 R2根据闭合电路欧姆定律可得：EEI3.5rR r所以总功率为：PEIE 23.5r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 2ER24I 2 R26V 3V7.5r7.5 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
