1、最新高考物理闭合电路的欧姆定律专项训练及答案一、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 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
3、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
4、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 如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势 E=24 V，内电阻r=1 ，电阻 R=15 。闭合开关 S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v0=4 m/s 竖直向上射入两板间，小球恰能到达A 板。若小球带电荷量为-2-22q=1 10 C，质量为m=2 10 kg，不考虑空气阻力，取 g=10 m/s 。求：（ 1） A、B 两板间的电压 U；（ 2）滑动变阻器接入电路的阻值RP；（ 3）电源的输出功率 P。【答案】
5、（ 1） 8V；（ 2） 8；（ 3） 23W【解析】【详解】（1）对小球从B 到 A 的过程，由动能定理：qUmgd01 mv2解得： U=8V（2）由欧姆定律有：I2EU电流为： IRrURP解得： RP8（3）根据电功率公式有：PI 2 RRp解得： P23W4 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 R
6、315R 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
7、合电路欧姆定律得：电源的电动势E=U+I（ R+r） =3+0.25（ 10+2） =6V（3）电源的总功率：P=IE=0.25 6W=0.5W.6 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？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】【
8、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U 13.2.。R14I10.8（3）第一种情况下，有：电阻R3 两端的电压为： U3=I1 R1-U1=0.75 4-2=1V，通过电阻 R3 的电流为 IU 31 0.25A，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1 11 3434R +（ I +I）（ R +r）R3第二情况下，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
9、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。
10、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， MN （ 2） a UBdRv0B2 dv0； b VpR rh( R r )【解析】【详解】（1）该发电装置原理图等效为如图，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
11、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 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；（
12、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】（11R1 5 ；（ 2） E6V ，） V 表的示数随电流变化的图像是乙图线，r 5 ；（3） max83.3% ， P外max 1.8W 。【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 R1IR1 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
13、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 R1 U R2(4 1)V则最
14、大效率为：U max5100% 83.3%max =100%=E6电源的输出功率为：PI2(R1 R2 ) (E2(R1R2 )E 2)R2 r )2外R R r( R1124r(R1R2 )故理论上当 R1R2r 时，即 R20 ，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，P外max= E262W1.8W 。4r459 如图所示，电阻R1 2，小灯泡L 上标有 “ 3V 1.5 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，
15、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 0 I A I L 0.5 A故： R0U 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：IE2AR1r故电源的总功率为：PEI12W总输出功率为： P出EII 2 r8W10 如图所示，电源的电动势E=80V4， R12 ， R2 为电阻箱。求：，内电阻 r（1）当电阻箱R2 阻值为多大
16、时，电阻R1 消耗的功率最大？（2）当电阻箱R2 阻值为多大时，电阻箱R2 消耗的功率最大？（3）当电阻箱R2 阻值为 14时，电源输出功率为多少？此时电源效率为多少？【答案】（1） 0（2） 6（ 3） 256W； 80%【解析】【详解】（1）由PI 2 R可知 I 最大时 R1 功率最大，又由IER1 R2r可知：当 R2=0 时 R1消耗功率最大。（2）设 R2消耗的电功率为1P ，则E2E2P1R2r +R1 +R2R12+rR1 +rR+2R由数学知识可知，分母最小时分数值越大，因R12+r2 R1 +r12R+RR1 +r2取“ =”，此时 R2 消耗的电功率最大，则R2 R1 r
17、 6 ；当且仅当 RR（3）设电源的输出功率为P出 ，则：P出I 2 ( R1R2） 256W电源的效率为R100%80%Rr11 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.1T ，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R12速度匀速向右运=2， R =3 当金属棒以 5m/s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 10C【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：IE0.20.0
18、8AR 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.12 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【解析】【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：E12总电流 I21.5 AR1 R并 r2 4所以并联部分的电压为：UR并 I 3V所以通过电流表的电流为I 1U3 A1A R33（2）若在 C.D 间连一个理想电压表，则电路结构为R1、R2 串联接到电源上，电压表测量的是 R2 的电压：则 U 2ErR212 6V6V R1R212【点睛】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
