1、高中物理闭合电路的欧姆定律技巧和方法完整版及练习题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示， 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
2、I2R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 在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R 是可变的，电源的电动势为E，电源的内阻为r，其余部分的电阻均可忽略不计。（1）闭合开关S，写出电路中的电流I 和电阻箱的电阻R 的关系表达式；（2）若电源的电动势E 为 3V，电源的内阻r 为 1，闭合开关S，当把电阻箱R 的阻值调节为 14 时，电路中的电流I 为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U 为多大？【答案】 (1) IE(2)0.2A 2.8VRr【解析】【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式
3、:IERr（ 2）将 E=3V， r=1， R=14，代入上式得：电流表的示数I=3A =0.2A141电源两端的电压U=IR=2.8V3 如图所示，电路中电阻R 10 ，电源的内电阻 r2 ，灯泡L上标有“3V 0.25A ”的字样，闭合开关S，灯泡正常发光求：（ 1）灯泡的功率；（ 2）电源的电动势；（ 3）电源的总功率；【答案】 (1)0.75W(2) 6V(3)1.5W【解析】【详解】（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为U=3V，电流为 I=0.25A所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W（2）由闭合电路欧姆定律得：电源的电动势E=U+I（ R+r） =3+0.25（ 10+2）
4、 =6V（3）电源的总功率：P=IE=0.25 6W=0.5W.4 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，极板长L 0.2 m，间距 2为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形a、 b 构成 ，它可绕 AA轴d 1.0 10 mP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401为 q 1.0 10C 微粒沿图中虚线以速度 10 m/s 连续射入C 的电场中假设照在vR上的光强发生变化时R1 阻值立即有相应的改变重力加速
5、度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过 a 照射到 R1 上时 ，电容器所带的电量；(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
6、 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y1 at 2 ， tlv02解得 y0.2 10 2 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
7、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5 如图所示，为某直流电机工作电路图(a)及电源的U-I图象 (b) 。直流电机的线圈电阻R=0.25，闭合开关后，直流电机正常工作，电流表的示数I=2A，求：（1）电源的电动势E 及内阻（2）直流电机输出功率Pr；【答案】（ 1） 3V； 0.5 （ 2） 3W【解析】【详解】( 1) 由图 b 可知E3V ，rv；0.5t( 2) 由电路的路端电压与负载的关系：UEIr2V非纯电阻元件，根据能量守恒定律：UIP出I 2 R所以PUII 2R3W出6 如图所示的电路中，电源电动势Ed 6V，内阻 r
8、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， 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）
9、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 qEE U R1d电路中分压关系，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 R1R1R1EdrR0U R1E2d又 d1at 222水平向： L vot由以上各工，代入数值得R1 50。7 如图所示的电路中
10、，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 24V，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：Umgd 210 4100.04 V 8V ；q110 5(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：IE，RRPr而UIRP ，则得：ERPU，RRPr代入数据可得：24RP8
11、，15RP1解得：RP8。答：(1)两板间的电压为8V；(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8.8 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1的电功率是525W；当电键2闭合时，电阻1的电RSR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E211PR1Rr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 2
12、P2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，P1606W出9 如图所示，电源电动势E15V，内阻 r 0.5 ，电阻 R1 3， R2 R3 R4 8，一电荷l 0.1m 的绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中量 q 310 5C 的小球，用长的 O 点。电键 S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角 37，已知两板间距d0.1m ，取重力加速度 g 10m/s 2， sin37 0.6， cos37 0.8。
13、求：(1)两板间的电场强度的大小；(2)带电小球的质量 ;(3)现剪断细线，并在此瞬间使小球获得水平向左的初速度，则小球刚好运动到左极板，求小球到达左极板的位置与 O 点的距离 L。【答案】（ 1） 140V/m（ 2） m 5.610 4 kg （ 3） 0.16m【解析】【详解】(1)电阻连接后的总外电阻为：RR2 R37R1R3R2干路上的电流：E2AIRr平行板电容器两板间电压：U IR14V电场强度：UE140V/md(2)由小球的受力情况知：Eqmgtan解得：m5.6 10 4 kg(3)剪断细线后，在水平方向上做匀减速直线运动12l sinatEqam竖直方向做自由落体运动：h
14、 1 gt 22解得：h0.08m小球与左板相碰的位置为：Lhl cos 0.16m10 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
15、？(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： P UI 0.30 0.90W0.27W.11 如图所示，电源电动势有E=12Vr =0.5 “10V 20W”的灯泡L与直流电动机M
16、，内阻，、并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为RM =1，求：（ 1）流过内阻的电流为多少？（ 2）电动机的输出功率为多少？（ 3）电源的效率为多少？【答案】（ 1） 4A （ 2） 16W （ 3）83%【解析】【详解】(1)设流过灯泡的电流为IL，则I LP20 A 2AU10内阻 r 的电压Ur=E-UL=12V-10V=2V流过内阻的电流为IU r2 A 4Ar0.5(2)设流过电动机的电流为IM ，IM=I IL=4A-2A=2 A电动机的输入功率为PM 总 =IM U=2 10=20W电动机线圈的热功率为PQ=I2MRM =22 1=4W电动机输出功率为：PM
17、 出=PM 总 -PQ=20W-4W=16W(3)电源的总功率为P 总 =IE=412W=48W电源的效率为UI100%10100%83%EI12【点睛】电功、电功率；闭合电路的欧姆定律12 如图所示的电路中，电源电动势E=10V，电阻 R1=2.52，当电阻箱x， R =3R 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【答案】 (1) r = 1 (2)P2=6.45W1.6A时，电阻R2 消耗的电功率？【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。R2 Rx解： (1) R2 和 Rx 并联电阻阻值为R并 1.5 ， 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 =Ir 1.6V电压为 U 1IR14VR2 两端电压为 UEU 1U内 =4.4V所以 R2 功率 P2U 24.42W 6.5WR3
