1、高中物理闭合电路的欧姆定律真题汇编( 含答案 ) 及解析一、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 如图所示，水平U 形光滑框架，
2、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（） 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
3、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 ，电解槽R 19， 电解槽电阻合时 ，电炉消耗
4、功率为A 和电炉 B 并联后接到电源上，电源内阻r 1，电炉电阻r0.5 当. S1 闭合、 S2 断开时 ，电炉消耗功率为684W ；S1、S2 都闭475W( 电炉电阻可看作不变) 试求：（ 1）电源的电动势 ；（ 2） S1、S2 闭合时 ，流过电解槽的电流大小 ；（3） S12闭合时 ，电解槽中电能转化成化学能的功率、S【答案】 （1） 120V（ 2）20A（ 3） 1700W【解析】（1） S1闭合， S2 断开时电炉中电流I 0P16 AR电源电动势 E I 0 (R r ) 120V；12I BP25 A（2） S、S 都闭合时电炉中电流为R电源路端电压为 UI R R95V流
5、过电源的电流为EU25 AIr流过电槽的电流为I A II B20 A ；（3）电解槽消耗的电功率PAI AU1900W电解槽内热损耗功率2PI A r200W热电解槽转化成化学能的功率为P化 PAP热 1700W 点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流 4 如图所示，质量m=1 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度L=1 m的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势 E=8 V，内阻 r=1 。电动机 M 的额定功率为 8 W，额定电压为 4 V，线圈内阻
6、R 为 0.2 ，此时电动机正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流IM 以及电动机的输出的功率P 出 ；(2)通过电源的电流I 总以及导体棒的电流I ；(3)磁感应强度B 的大小。【答案】 ( 1 ) 7.2W； ( 2) 4A； 2A； ( 3) 3T。【解析】【详解】(1) 电动机的正常工作时，有PUI M所以I MP2AU故电动机的输出功率为P出 P I M2 R 7.2W(2) 对闭合电路有UEI 总 r所以I总EUr4A；故流过导体棒的电流为II 总I M2A(3) 因导体棒受力平衡，则
7、F安mg sin376N由F安BIL可得磁感应强度为F安B3TIL5 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：123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的电流和电动机输入电压
8、. 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EU65Ir1A1电动机的电阻RMUIR5 1 32I12 当重物匀速上升时，电压表的示数为UEU 5.5V ，电路中电流为 I 0.5 Ar电动机两端的电压为U MEI Rr6 0.5 3 1 V 4V故电动机的输入功率PU M I 40.52W根据能量转化和守恒定律得U M I mgvI 2 R代
9、入解得， v1.5m / s3 匀速提升重物 3m 所需要的时间 th3v2s ，1.5则消耗的电能 WEI t6 0.5 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6 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
10、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，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 C7 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；
11、（ 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】【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=7.2W8 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d 4cm，电源电动势 E 24
12、V，内电阻r 1，电阻 R 15，闭合开关S待电路稳定后，一带电量q110 5C，质量m 210 4kg的小球恰好静止于两板之间取g 10m/s 2求：（ 1）两板间的电压；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值【答案】（ 1） 8V（ 2）8【解析】【详解】(1)对小球，由平衡条件得：mgqE ，又 EU，d整理并代入数据解得：mgd2 10 410 0.04V 8V ；U110 5q(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为RP ，由闭合电路欧姆定律得：EI，RRPr而UIRP ，则得：ERPU，RRPr代入数据可得：24RP8，15RP1解得：RP8。答：(1)两板间的电压为8V；(2)滑动变阻器
13、接入电路的阻值为8.9 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。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
14、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)通电 10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q 6.075J 。10 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
15、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b电源输出的电功率：P I 2 R (E)2 RE 2r 2Rr2rRR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：EW非静电力q根据能量守恒定律，
16、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如图所示当外电路电阻R=r 时，电源输出的电功率最大，为Pmax =E24r（3） EU 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，并求出当功率最大R=r 时，输出11 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
17、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 2.0；R 并 R 263R 1根据闭合电路欧姆定律有：I E = 6 =2.0A R并 r 2 112 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【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 I22 4R1 R并 r所以并联部分的电压为：UR并 I3VI 1U3所以通过电流表的电流为R3A 1A 3（2）若在 C.D 间连一个理想电压表，则电路结构为是 R2的电压：则 U 2ER2126VR1R2 r12【点睛】R1、R2 串联接到电源上，电压表测量的6V 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
