1、高中物理闭合电路的欧姆定律抓分精品训练一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 小勇同学 了一种 定 力大小的装置，其原理如 所示。E 是内阻不 、 6V 的 源。 R0 是一个阻 40的定 阻。 V 是由理想 表改装成的指 式 力 示器。 R 是与迎 板 A 相 的一个 敏 阻，其阻 可随 的 力大小 化而改 ，其关系如下表所示。迎 板 A 的重力忽略不 。 求： 力 F/ N050100150200250300 阻 R /30282624222018（ 1）利用表中的数据 出 阻R 随 力 F 化的函数式；（ 2）若 表的最大量程 5V， 装置能 得的最大 力 多少牛 ；（ 3）当 力 F
2、 为 500N ， 表示数是多少；（4）如果 源 E 的 降低，要使相同 力 表 得的示数不 ，需要 R0 ， 后的 R0 的阻 大小如何 化？（只写 ）【答案】（ 1） R 30 0.04 F ( ) ；（ 2） Fm550N ；（ 3） U4.8V ；（ 4）阻 大【解析】【分析】【 解】（ 1）通 表中数据可得：代入数据得：Fc ，故 R 与 F 成 性 化关系 它 的关系式 ：RRkFbR300.04F () （2）由 意， R0 上的 U R05V ，通 R0 的 流 IU R0 R0U RE U R0RII解式，得，当电压表两端电压U R 为 5V 时，测得的风力最大Fm550N
3、（3）由 式得 R10R0 EU4.8V RR0（4）阻值变大2 如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端 分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B一质量为 m，电阻不计的金属棒 ab 横跨在导轨上已知电源电动势为E，内阻为 r，电容器的电容为 C，定值电阻的阻值为 R0，不计导轨的电阻（1）当 K 接 1 时，金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值R 为多大？（2）当 K 接 2 后，金属棒 ab 从静止开始下落，下落距离s 时达到稳定速度，
4、则此稳定速度的大小为多大？下落s 的过程中所需的时间为多少？（3） ab 达到稳定速度后，将开关K 突然接到 3，试通过推导，说明ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离 s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）【答案】（ 1） EBLr （ 2） B4L4sm2 gR02（ 3）匀加速直线运动mgsCB2 L2mgmgR0 B2 L2m cB2 L2【解析】【详解】（1）金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，由 BIL=mgIER rEBL得 RrmgB2 L2v（2）由 mgR0得mgR0vB2 L2由动量定理，得 mgt BILtBLsmv 其中 q I
5、tR0B4 L4 s m2 gR02得 tmgR0 B2 L2qC UCBL vCBLv（3） K 接 3 后的充电电流 IttCBLattmg-BIL=ma得 amg2 =常数2LmCB所以 ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的v22-v2=2as根据能量转化与守恒得E mgs ( 1 mv221 mv2 )22解得 ：mgsCB2 L2E2L2m cB【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况3 在如图所示的电路中，电源电动势E=3.0 V，内电阻 r=1.0 ；电阻 R1=10 ， R2=10 ，R =3
6、5 ；电容器的电容 C=1000 F，电容器原来不带电。求接通电键S 后流过 R 的总电荷34量（保留两位有效数字）。-3【答案】 2.0 10C【解析】【详解】接通电键S 前， R2 与 R3 串联后与R1 并联，所以闭合电路的总电阻：R1( R2R3 )RrR1 R2R3由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流：I电源的两端电压：ERUE Ir则 R3 两端的电压：U 3R3UR2R3接通电键S 后通过 R4 的总电荷量就是电容器的电荷量。根据 QCU 可得：QCU 3代入数据解得：Q2.010-3 C4 如图所示电路中，电阻R1 =R2=R3=10 ，电源内阻r=5，电压表可视为理想电表。当
7、开关 S1 和 S2 均闭合时，电压表的示数为 10V。求：（1）电源的电动势（2）当开关 S1 闭合而 S2 断开时，电压表的示数【答案】 (1)E=20V(2)16V【解析】【详解】(1)电阻 R2 中的电流IU 21AR2外电阻R1 R315R R2R3R1根据闭合电路欧姆定律EIRr得E=I（ R+r）代入数据解得：E=1（ 15+5） V=20V(2)当开关 S1 闭合而 S2 断开时；由闭合电路欧姆定律可知：R1R2UER1R2R解得：U16V5 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
8、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-5Q-5【答案】（ 1） 0.4A（ 2=2.4 10 C） 4.8 10C （ 3）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 R 、 R2 放电，R 、 R2 相当并联后与R3 串联再求解通过R2 的电量11（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（
9、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 Q1 Q2.4 10 5 C26 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R1 、 R2 、 R3 的阻值均为 4，电容器的电容为30F ，电流表内阻不计，当电键S 闭合时，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） 9.6 10 5 C ；（ 3）4.810 5C【解析】试题分析：
10、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：E40.8A电流表的读数 IrAR34 1（2）电容器所带的电量QCU 3CIR33010 60.8 4C 9.6 10 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 Q1Q4
11、.810 5 C27 如图所示的电路中，电阻R123=9，R =15， R =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；（ 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：I 3U 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.
12、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，电源电动势Ed 6V，内阻 r 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？（
13、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） 2.25W6C（3） 50（ 2） 210【解析】【详解】（1）当 R1 2.0 时，闭合回路电流I 为：IEdR0rR1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
14、 Ma2且 U R1R1R1EdrR0E2U R1d又 d1 at 222水平向： L vot由以上各工，代入数值得R1 50。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
15、：Er，I s解得：r20；(2)闭合电路欧姆定律有：E， UIR ，IRr解得：U0.45V；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：rQ6.075J。答： (1)该太阳能电池板的内阻20；(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 如图所示的电路中，当开关 K 断开时， V、 A 的示数分别为 2.1V 和 0.5A，闭合 K 后它们的示数变为 2V 和 0.6A，求电源的电动势和内电阻？（两表均为理想表）【答案】 2.6V，1【解析】【分析】【详解】解：根据欧姆定律得：EU 1I1 r ， EU 2代入数据得：
16、E2.1 0.5r ， E20.6r解得： E=2.6V， r=1I 2 r11 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=2 10kg 的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度 g=10m/s 2，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） 510-4C，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：
17、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 2mgmadd122at2解得： t=0.1s12 如图所示，四个电阻阻值均为RS闭合时，有一质量为mq的小球，电键，带电量为静止于水平放置的平行板电容器的中点现打开电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为 d，不计电源内阻，求：（ 1）电源电动势 E 多大？（ 2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？3mgd7【答案】（ 1）、 E；（ 2） qq2q6【解析】【分析】【详解】(1)当 S 闭合时，设电容器电压为U，则有：ER2UE1.5R3对带电小球受力分析得：qUmgd联立解得：E3mgd2 q(2)断开 S，设电容器电压为 U，则有：UE R1 E ,2R2UU，则电容器间场强减小，带电小球将向下运动对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：qU mg dq U022联立解得：7qq6
