1、（物理）物理闭合电路的欧姆定律易错剖析含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路中， R19， R230，开关 S 闭合时电压表示数为11.4V，电流表示数为 0.2A，开关 S 断开时电流表示数为0.3A，求：(1)电阻 R3 的值(2)电源电动势和内电阻【答案】（ 1） 15 （2） 12V 1 【解析】【详解】(1)由图可知，当开关S 闭合时，两电阻并联，根据欧姆定律则有：U(I1IR 2 ) R1 R3IR2解得：R315(2) 由图可知，当开关 S 闭合时，两电阻并联，根据闭合电路的欧姆定律则有：E U (I 1IR2 )r 11.4 0.6rR3S 断开时，根据闭
2、合电路的欧姆定律则有：EI 2 (R1R2r )0.3(39r )联立解得：E12Vr12 爱护环境，人人有责；改善环境，从我做起；文明乘车，低碳出行。随着冬季气候的变化， 12 月 6 号起，阳泉开始实行机动车单双号限行。我市的公交和出租车，已基本实现全电动覆盖。既节约了能源，又保护了环境。电机驱动的原理，可以定性简化成如图所示的电路。在水平地面上有B5 T 的垂直于平面向里的磁场，电阻为1 的导体棒ab 垂直放在宽度为 0.2m 的导体框上。电源E 是用很多工作电压为4V 的 18650 锂电池串联而成的，不计电源内阻及导体框电阻。接通电源后ab 恰可做匀速直线运动，若ab 需要克服400
3、N的阻力做匀速运动，问：（ 1）按如图所示电路， ab 会向左还是向右匀速运动？（ 2）电源 E 相当于要用多少节锂电池串联？【答案】（1）向右；（2） 100 节【解析】【分析】【详解】(1)电流方向由a 到b，由左手定则可知导体棒ab受到向右的安培力，所以其向右匀速运动。(2)ab做匀速运动，安培力与阻力相等，即BILF阻400N解得I400 A则UIR400V电源 E 相当于要用锂电池串联节数U400n100节E43 如图所示，电源的电动势为10 V，内阻为1 ，R1=3 ， R2=6 ，C=30 F求：（ 1）闭合电键 S，稳定后通过电阻 R2 的电流（ 2）再将电键 S 断开，再次稳
4、定后通过电阻R1 的电荷量【答案】 （1） 1 A （ 2） 1.2 104C【解析】【详解】（1）闭合开关S，稳定后电容器相当于开关断开，根据全电路欧姆定律得：E10IA1AR1R2r361（2）闭合开关S 时，电容器两端的电压即R2 两端的电压，为：U2=IR2=1 6V=6V开关 S 断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为E=10V，则通过 R1 的电荷量为：-5-4Q=C（E-U2） =3 10（10-6） C=1.2 10C4 如图甲所示的电路中， R1 、R2 均为定值电阻，且 R1 100 ， R2 阻值未知， R3 为滑动变阻器当其滑片 P 从左端滑至右端时，测得电源的路
5、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：U B4R25I B0.8（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时，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
6、 +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 205 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；（ 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
7、）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 30.610.69612 V电源的总功率为P=I1E=7.2W2或 PI1rR1R2 / / R3=7.2W6 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 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）
8、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：Umgd2 10 410 0.04 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：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)滑动变阻器接入电路的阻值为8.7 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
9、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：IEIR ， URr解得：U0.45V ；(3)由焦耳定律有：QI 2 RT ，解得：rQ 6.075J。答： (1)该太阳能电池板的内阻20；(2)电阻器两端的电压 U 0.45V；(3)通电10 分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量Q 6.075J 。8 如图，在平行倾
10、斜固定的导轨上端接入电动势E 50V，内阻 r 1的电源和滑动变阻器 R，导轨的宽度d 0.2m ，倾角 =37质量 m 0.11kg 的细杆 ab 垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B2.2T 的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节R 使杆 ab 静止不动 sin37 =0.6，cos37=0.8， g 取 10m/s 2，求：（1）杆 ab 受到的最小安培力 F1 和最大安培力F2；（2）滑动变阻器R 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） F10.2N ， F2 2.2N ；（ 2 ） 9R 109【解析】【详解】（1）由题意知：当ab 棒具有向下的
11、运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有F1 cos(mg cosF1 sin)mg sin代入数据解得最小安培力F10.2N 当 ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：F2 cos(mg cosF2 sin)mg sin代入数据解得最大安培力F22.2N（2）设导体棒所受安培力为F1 、 F2 时对应 R 的阻值为 R1 和 R2 ，则有F1EdBR1rF2EdBR2r代入数据解得 R1109， R29；则滑动变阻器R 有效电阻的取值范围为9R 1099 如图所示，图线AB 是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，OM 是某定值电阻 R 的伏安特性曲线，由图求：
12、（ 1） R 的阻值；（ 2）处于直线 OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率；（ 3）电源的最大输出功率。【答案】 （1）（ 2） 8W （ 3） 9W【解析】【分析】（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据 P=UI 求出电源的输出功率（ 3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大【详解】（1） OM 是电阻的伏安特性曲线，电阻：（ 2）交点 C 处电源的输出功率为：（ 3）电源的最大输出功率 Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的答：（ 1）R 的阻值为2（2）处于直线OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率为8W（
13、3）电源的最大输出功率为 9W 【点睛】对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义10 如图，电源电动势=10V，内阻不计， R1=4， R2=6，C=30F(1)闭合电键 S，求稳定后通过R1 的电流(2)然后将电键S断开，求这以后流过R1 的总电量【答案】 (1)1A (2)1.2-410C【解析】【详解】（ 1）闭合开关 S，当电路达到稳定后，电容器相当于开关断开，根据闭合电路欧姆定律得：I =10A1AR1+R246（2）闭合开关S 时，电容器两端的电压即电阻R2 两端的电压，为：U 2 =IR2 =6V开关 S 断开后，电容
14、器两端的电压等于电源的电动势，为量为：=10V ，则通过电阻R1 的电荷Q=C EU 2=3 105106 C1.2 104 C11 如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为 5 A，求：(1)提升重物消耗的功率；(2)电动机线圈的电阻【答案】 (1)450 W(2)4【解析】（ 1）重物被提升的功率（ 2）此时电路中的电流为 5A 则电源的总功率所以线圈电阻消耗的功率为由欧姆定律可得：12 如图所示电路中，电源电动势E12V ，内阻 r2， R14， R26，
15、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：E121.5 A总电流 I224R1 R并 r所以并联部分的电压为：UR并 I3V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 2ER2126V R1R2r6V12【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
