1、最新高考必刷题物理闭合电路的欧姆定律题一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示， R1=R2=2.5 ，滑动变阻器 R 的最大阻值为 10，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1R1RR24.5RR2电源输出功率：2E2P I R外1(）R外1R外1r当 P 滑到 b 端时，R外2R1R12.5电源输出功率：P I2
2、R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 r7.5V2 如图所示，水平U 形光滑框架，宽度L1m ，电阻忽略不计，导体棒ab的质量m0.2kg ，电阻R0.5，匀强磁场的磁感应强度B0.2T ，方向垂直框架向上.现用F1N的拉力由静止开始向右拉ab棒，当ab 棒的速度达到2m / s 时，求此时：1 ab 棒产生的感应电动势的大小；2 ab 棒产生的感应电流的大小和方向；3 ab 棒所受安培力的大小和方向；4 ab 棒的加速度的大小【答案】（）0.4V （） 0.8A 从 a 流向 b（） 0.16N 水平向左
3、（） 4.2m / s2【解析】【分析】【详解】试题分析： （ 1）根据切割产生的感应电动势公式E=BLv，求出电动势的大小（ 2）由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小，由右手定则判断电流的方向.（ 3）由安培力公式求出安培力的大小，由左手定则判断出安培力的方向（4）根据牛顿第二定律求出ab 棒的加速度（1）根据导体棒切割磁感线的电动势EBLv 0.21 2V0.4V（2）由闭合电路欧姆定律得回路电流IE0.4 A0.8 A，由右手定则可知电流方向R0.5为：从 a 流向 b（3） ab 受安培力 F BIL 0.2 0.81N0.16N ，由左手定则可知安培力方向为：水平向左（4）根据牛顿
4、第二定律有 ： FF安ma ，得 ab 杆的加速度FF安10.16 m / s24.2m / s2am0.23 如图所示电路中，r 是电源的内阻， R1 和 R2 是外电路中的电阻，如果用Pr ， P1 和 P2 分别表示电阻 r ，R1， R2上所消耗的功率，当 R1=R2= r 时，求：(1)IrI1I2 等于多少(2)Pr P1 P2 等于多少【答案】 (1)2： 1： 1；(2)4： 1：1。【解析】【详解】(1)设干路电流为 I，流过 R1 和 R2 的电流分别为 I1 和 I2。由题， R1 和 R2 并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故1I1=I2=I2即Ir I1 I2=
5、2： 1：1(2)根据公式 P=I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即Pr： P1： P2=4： 1： 14 在如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0 R0 为 1.5 ，小，电路中电阻型直流电动机M 的内阻为 0.5闭合开关S 后，电动机转动，电流表的示数为2.0A求：（ 1）电动机两端的电压 ；（ 2）电源输出的电功率 【答案】 （1） 7.0V（ 2）20W【解析】试题分析：（ 1）电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻R0 电压之和，（ 2）电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率.（1）电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为U E U内
6、 U R0 122 12 1.5 V7V（2）电源的输出的功率为：P总EI I 2r12 2 22 1 W 20W5 利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为 0.20A 和 2.90V改变滑片的位置后，两表的示数分别为 0.40A 和 2.80V这个电源的电动势和内电阻各是多大？【答案】 E=3.00V， r=0.50 【解析】【分析】【详解】根据全电路欧姆定律可得：；，联立解得： E=3.00V， r=0.50 6 光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020 年合肥将建成世界一流光伏制造基地，打造成为中国光伏应用第一城
7、。某太阳能电池板，测得它不接负载时的电压为900mV，短路电流为 45mA，若将该电池板与一阻值为 20的电阻器连接成闭合电路，则，(1)该太阳能电池板的内阻是多大？(2)电阻器两端的电压是多大？(3)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量是多大？【答案】 (1) 20 (2) 0.45V (3) 6.075J【解析】【详解】(1)根据欧姆定律有：Er，I s解得：r20；(2)闭合电路欧姆定律有：IE， UIR ，Rr解得：U0.45V ；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：Q6.075J 。答： (1)该太阳能电池板的内阻r20；(2)电阻器两端的电压U0.45V ；(3
8、)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q6.075J 。7 在如图（ a）所示的电路中， R1 为定值电阻， R2 为滑动变阻器，闭合开关 S，将滑动变阻器的滑动触头 P 从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图所示，则：（1） V1 表示数随电流变化的图像是甲乙两条图线中的哪条？并求出定值电阻R1 的阻值；（2）求电源的电动势和内阻大小；（3）求电源效率的最大值和电源最大输出功率.【答案】（ 1） V1表的示数随电流变化的图像是乙图线，R1 5 ；（ 2） E6V ，r 5 ；（ 3）max 83.3% ， P外max 1.8W 。【解析】【详解】（
9、1）由图可知，三电阻串联， V1 测 R1 两端的电压， V2 测 R2 两端的电压，电流表测电路中的电流。E当滑片向左端滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，由I可知，R总电路中的电流增大，因R1 为定值电阻，则其两端的电压U R1 IR1 满足成正比关系，图象乙满足 U-I 成正比增函数，故V1 表的示数随电流变化的图像是乙图线。由图象可知， R1 两端的电压 U1=3V，电路中的电流为：I1=0.6A，则电阻 R1 的阻值为：R1U 13；I150.6（ 2）综述可知 V2 表的示数随电流变化的图像是甲图线，取两组数据由全电路的欧姆定律可知：4E0.2(R1r )0E0.6(
10、 R1r )联立可得：E6V ；r5 ；（3）根据电源的效率为：P外100%=UP总100%E故当电源的路端电压最大时，电源的效率最大；而电路 R2 的阻值增大，总电流减小，路端电压增大，即R2 的阻值最大时，可求得电源的最大效率，由图像甲可知最小电流为0.2A 时， R12的电压 4V，有：的电压 1V， RU maxU R1U R2(41)V则最大效率为：U max100%=5max =100% 83.3%E6电源的输出功率为：PI2(R1R2 ) (E2(R1R2 )E 2)外R1R2r( R1 R2r )2(R1R2 )4r故理论上当 R1R2r 时，即 R2 0，电源的输出功率最大，
11、此时滑片在最左端，P外max = E262W1.8W 。4r458 如图所示，电阻R1 2，小灯泡L 上标有 “ 3V1.5 W ”，电源内阻 r 1，滑动变阻器的最大阻值为 R0（大小未知），当触头P 滑动到最上端 a 时安培表的读数为 l A，小灯泡 L 恰好正常发光，求：(1)滑动变阻器的最大阻值R0；(2)当触头 P 滑动到最下端b 时，求电源的总功率及输出功率【答案】 （1） 6（ 2） 12 W ； 8 W【解析】【分析】【详解】（1）当触头 P 滑动到最上端 a 时，流过小灯泡L 的电流为： I LPL0.5AU L流过滑动变阻器的电者呐：I 0I A I L0.5 A故： R0
12、U L6I 0（2）电源电动势为： EU LI A (R1r ) 6V当触头 P ，滑动到最下端b 时，滑动交阻器和小灯泡均被短路电路中总电流为：E2AIR1 r故电源的总功率为：PEI12W总输出功率为：PEII 2 r8W出9 如图所示，电源电动势E=8V，内阻 r=10， R1=20 ,R2=30 ,电容器两极板间距d=0.1m 。当电键闭合时，一质量-3m=210 kg 的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度g=10m/s2，求：（1）带电液滴所带电荷量的大小q 以及电性；（2）断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？【答案】（ 1） 510-4
13、C，带正电；（ 2） 0.1s。【解析】【详解】（1）电键闭合时，两板间电压U1：R2U 1E4VR1R2r液滴保持静止：q U 1mgd解得： q=510-4C，带正电（2）电键断开时，两板间电压：U2=E=8V液滴向上做匀加速运动，加速度a：q U 2mgmadd 1 at 22 2解得： t=0.1s10 如图所示，图线 AB 是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，电阻 R 的伏安特性曲线，由图求：OM 是某定值（ 1） R 的阻值；（ 2）处于直线 OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率；（3）电源的最大输出功率。【答案】 （1）（ 2） 8W （ 3） 9W【解析】【分析】
14、（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据 P=UI 求出电源的输出功率（ 3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大【详解】（1） OM 是电阻的伏安特性曲线，电阻：（ 2）交点 C 处电源的输出功率为：（ 3）电源的最大输出功率 Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的答：（ 1）R 的阻值为2（2）处于直线OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率为8W（ 3）电源的最大输出功率为 9W 【点睛】对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义11 如图所示为用直流电动机提升
15、重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为 5 A，求：(1)提升重物消耗的功率；(2)电动机线圈的电阻【答案】 (1)450 W(2)4【解析】（ 1）重物被提升的功率（ 2）此时电路中的电流为 5A 则电源的总功率所以线圈电阻消耗的功率为由欧姆定律可得：12 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电阻 R1=2.5 ， R2=3，当电阻箱 Rx 调到 3时，理想电流表的示数为 2 A求：(1)电源的内电阻？(2)调节电阻箱，使电流表的示数为1.6A 时，电阻R2 消耗的电功率？【答案】 (1) r = 1 (2)P2=6.45W【解析】【分析】可先求出总电阻，应用闭合电路欧姆定律，求出总电流后，即为电流表的读数，当电流表示数为1.6A 时由闭合电路欧姆定律可求出路端电压，再减去R1 两端的电压即为R2 的电压，应用功率公式计算即可。解： (1) R2和 Rx 并联电阻阻值为R并R2 Rx1.5 ，R2 +Rx电路外电阻电阻为RR并R14由闭合电路欧姆定律有EI (Rr )ER1得出 rI(2)电流表示数为 1.6A，电源内阻分压为U 内 =Ir1.6V电压为 U 1IR14VR2 两端电压为 UEU 1U内 =4.4V所以 R2 功率 P2U 24.42W6.5WR3
