1、最新高考物理试卷物理闭合电路的欧姆定律题分类汇编一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图 (1)所示 ，线圈匝数 n 200 匝，直径 d1 40cm，电阻 r 2，线圈与阻值R6的电阻相连在线圈的中心有一个直径d 2 20cm 的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图(2)所示规律变化，试求： (保留两位有效数字 )(1)通过电阻 R 的电流方向和大小；(2)电压表的示数【答案】（ 1）电流的方向为BA ；7.9A； （ 2）47V【解析】【分析】【详解】（1）由楞次定律得电流的方向为BA由法拉第电磁感应定律得E nBd2)2B0.30.2nS 磁场面积 S(而t0.2T / s 1T /
2、stt20.1根据闭合电路的欧姆定律E7.9 AIR r（ 2）电阻 R 两端的电压为 U=IR=47V2 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IERr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
3、合电路欧姆定律可知：R1R2UER1R2R解得：U16V3 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】(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 。4 在如图所示电路中，电源电动势为12V
4、，电源内阻为 1.0 ，电路中电阻 R0 为 1.5 ，小型直流电动机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R0 电压之U E U内 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 如图甲所示的电路中， R12123
5、为滑动变、R 均为定值电阻，且 R 100， R阻值未知， R阻器当其滑片P 从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、 B 两点是滑片P 在变阻器的两个不同端点得到的计算：（ 1）定值电阻 R2 的阻值；（ 2）滑动变阻器的最大阻值；（ 3）电源的电动势和内阻【答案】（ 1） 5（ 2） 300 （ 3） 20V； 20【解析】【详解】（1）当 R3 的滑片滑到最右端时，R3、 R1 均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上 B 点，故由 B 点的 U、 I 值可求出 R2 的阻值为：R2U B4I B50.8（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时
6、，R3 阻值最大设此时外电路总电阻为R，由图像中A 点坐标求出：U A16R80I A0.2R R1R3 +R2 R1 +R3代入数据解得滑动变阻器最大阻值R3300（3）由闭合电路欧姆定律得：EU +Ir将图像中A、B 两点的电压和电流代入得：E 16+0.2r E 4+0.8r解得E 20Vr 206 如图所示电路，已知 R3=4，闭合电键，安培表读数为 0.75A，伏特表读数为 2V，经过一段时间，一个电阻被烧坏 (断路 )，使安培表读数变为 0.8A，伏特表读数变为 3.2 V，问：（ 1）哪个电阻发生断路故障？（ 2） R1 的阻值是多少？（ 3）能否求出电源电动势 E 和内阻 r？
7、如果能，求出结果；如果不能，说明理由【答案】 （1） R2 被烧断路 （ 2） 4（ 3）只能求出电源电动势E 而不能求出内阻r， E=4V【解析】【分析】【详解】（1）由于发生故障后，伏特表和安培表有示数且增大，说明外电阻增大，故只能是R2 被烧断了（2） R2 被烧断后，电压表的示数等于电阻R1 两端的电压，则 R1U 13.2.。I140.8（3）第一种情况下，有：电阻R33 1 11=0.75 4-2=1V，通过电阻3的两端的电压为： U =I R -URU 31E=I1 1电流为 I 30.25A ，根据闭合电路欧姆定律得：1 34R34R +（ I +I）（ R +r）第二情况下，
8、有E=U1+I1（ R4+r ）代入可得： E=3+（ R4+r）E=3.2+0.8（ R4+r）解得：E=4V，R4+r=1，由于 R4 未知，故只能求出电源电动势E 而不能求出内阻r 。【名师点睛】本题闭合电路的欧姆定律的应用以及电路的分析和计算问题，注意解题时要注意有两种情况，根据闭合电路欧姆定律列出两个方程，求解电动势或内阻，是常用的方法；此题同时给了我们一个测量电动势的方法 .7 如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，管道高度为h ，上、下两面是绝缘板，前后两侧M 、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。整个管道置于匀强磁场
9、中，磁感应强度大小为B 、方向沿z 轴正方向。管道内始终充满导电液体，M 、N两导体板间液体的电阻为r，开关S 闭合前后，液体均以恒定速率v0 沿 x 轴正方向流动。忽略液体流动时与管道间的流动阻力。（ 1）开关 S 断开时，求 M 、 N 两导板间电压 U 0 ，并比较 M 、N 导体板的电势高低；（ 2）开关 S 闭合后，求：a. 通过电阻 R 的电流 I 及 M 、 N 两导体板间电压U ；b. 左右管道口之间的压强差 Vp 。【答案】（ 1） U0=Bdv0， MBdRvB2 dv0N （ 2） a U0； b VpRrh( R r )【解析】【详解】（1）该发电装置原理图等效为如图，
10、管道中液体的流动等效为宽度为d 的导体棒切割磁感线，产生的电动势E=Bdv0则开关断开时U0=Bdv0由右手定则可知等效电源MN 内部的电流为N 到 M，则 M 点为等效正极，有MN ；（2） a由闭合电路欧姆定律U 0Bdv0IrR rR外电路两端的电压：U IRU 0 RBdRv0R rR rb设开关闭合后，管道两端压强差分别为V p ，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后管道内液体受到安培力为F 安 ，则有VphdF安F安 =BId联立可得管道两端压强差的变化为：2V pB dv08 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
11、 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；（ ）max83.3% ， P外max 1.8W 。3【解析】【详解】（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
12、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：U 13；R15I10.6（ 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( R1r )联立可得：E6V ；r5；（3）根据电源的效率为：P外 100%=U100%P总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
13、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， R1的电压21V， R 的电压 4V，有：U maxU R1U R2(4 1)V则最大效率为：max = U max100%= 5 100%83.3%E6电源的输出功率为：PI2(R1 R2 ) (E2(R1R2 )E 2)外R1R2r( R1 R2r )2(R14rR2 )故理论上当 R1R2r 时，即 R2 0，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，P外max = E262W1.8W 。4r459 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
14、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外电路电势降落之和【答案】 （1） UI 图象如图所示：电源电动势在数值上等于内、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）
15、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2b电源输出的电功率：P I 2 R (E)2 RE2Rr2rrRR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，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W22RtIrqIRqI rtIEIrIRU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，
16、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R=r 时，输出功率最大10 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B 0.1T ，金属棒 AD 长 0.4m ，与框架宽度相同，电阻 r=1.3，框架电阻不计，电阻R1=2， R2=3 当金属棒以 5m/s 速度匀速向右运动时，求：（ 1）流过金属棒的感应电流为多大？（ 2）若图中电容器 C 为 0.3F，则电容器中储存多少电荷量？-8【答案】（ 1） 0.08A （ 2） 2.88 10 C【详解】（1）棒产生的电动势：EBlv0.2V外电阻为：R1R2R1.2R1R2通过棒的感应电流：
17、E0.2I0.08AR r1.2 1.3（2）电容器两板间的电压：UIR0.096V电容器带电量：QCU0.3 10 60.0962.8810 8 C.11 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R 使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为正常运转时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和 1.0 V；重新调节R 使电动机恢复2.0 A 和 15.0 V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【答案】 22.0 W2 【解析】【详解】当电流表和电压表的示数为阻消耗电能，其阻值0.5 A 和1.0 V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内r
18、U 11.02I10.5当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和 15.0 V，则电动机的总功率P总 U 2 I 215.02.0 W 30.0 W线圈电阻的热功率2PIr2.02 W8.0 W热所以电动机的输出功率P输出 P总 P热30.0 W 8.0 W 22.0 W12 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；R 并 2.0R 1 R 263根据闭合电路欧姆定律有：IE=6 =2.0AR并 r21
