高中物理闭合电路的欧姆定律(一)解题方法和技巧及练习题及解析

1、高中物理闭合电路的欧姆定律( 一) 解题方法和技巧及练习题及解析一、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

2、率：p 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 (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 nnb s 磁场面积 s

3、( d2 ) 2 而b0.30.2t / s 1t / stt2t0.20.1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=47v3 平行导轨p、 q 相距 l 1 m，导轨左端接有如图所示的电路其中水平放置的平行板电容器两极板 m 、n 相距 d 10 mm ，定值电阻 r1 23r r 12，r 2 ，金属棒 ab 的电阻2，其他电阻不计磁感应强度b0.5 t 的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m 110 14kg，电荷量 q1 14210 c 的微粒恰好静止不动取g 10 m/s ，在整个运动过

4、程中金属棒与导轨接触良好且速度保持恒定试求：(1)匀强磁场的方向和mn 两点间的电势差(2)ab 两端的路端电压；(3)金属棒 ab 运动的速度【答案】 (1) 竖直向下； 0.1 v(2)0.4 v. (3) 1 m/s.【解析】【详解】（1）负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故m 板带正电 ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab 棒等效于电源，感应电流方向由ba，其 a 端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mgeq又 e u mn dmgd所以 umn 0.1 vq（

5、2）由欧姆定律得通过r3 的电流为 iu mn 0.05 ar3则 ab 棒两端的电压为 uab umn i0.5r1 0.4 v.（3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势eblv由闭合电路欧姆定律得e uab ir 0.5 v联立解得v1 m/ s.4 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

6、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400n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5 如图所示电

7、路中， r14， r2 6 ， c30 f ，电池的内阻 r2 ，电动势e 12v （1）闭合开关 s，求稳定后通过r1的电流（2）求将开关断开后流过r1的总电荷量【答案】（ 1） 1a；（ 2） 1.8 10 4 c【解析】【详解】（1）闭合开关 s 电路稳定后，电容视为断路，则由图可知，r1与 r2 串联，由闭合电路的欧姆定律有：ie121ar2r4 6r12所以稳定后通过 r1 的电流为 1a（2）闭合开关 s 后，电容器两端的电压与r2 的相等，有u c16v6v将开关 s 断开后，电容器两端的电压与电源的电动势相等，有u ce12v流过 r1的总电荷量为q cu ccu c30 10

8、 6126 c 1.8 10 4 c6 如图所示，导体杆ab 的质量为0.022，放置在与水平面成30o 角的光滑kg，电阻为倾斜金属导轨上，导轨间距为0.5m且电阻不计，系统处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为0.2t，电源内阻为 1，通电后杆能静止于导轨上，g 取 10m/s 2。求：（ 1）电源电动势 e；（ 2）若突然将磁场反向，求反向后瞬间导体杆的加速度。（不计磁场反向引起的电磁感应效应）【答案】 (1) e3v(2) a10m/s2【解析】【详解】（1）开关闭合，通电导体棒受重力、安培力、支持力而处于静止状态，受力示意图如下：沿斜面方向受力平衡：bilmg sin 30

9、 o根据欧姆定律：eirr联立、解得：e3v（2）磁场反向后，导体棒将沿导轨向下加速运动，受力示意图如下由牛顿第二定律：bilmg sin 30oma 解得：a10m/s2 （沿导轨平面向下）7 电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为 15 ，定值电阻 r0 3 （ 1）当 r 为何值时， r0 消耗的功率最大，最大值为多少？（ 2）当 r 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？【答案】（ 1） 0； 10.9w；（ 2） 4.5 ；13.3w【解析】【分析】（ 1）由乙图得电源的电动势和内阻，当 r=0 时， r0 消耗的功率最大

10、；（ 2）当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，依次计算求解【详解】（1）由题干乙图知电源的电动势和内阻为：e=20v， r=20 5 =7.5 2由题图甲分析知道，当r=0 时， r0 消耗的功率最大，最大为2202er0 =3w=10.9wpm=7.5r0 r3（2）当 r r =r ，即 r=4.5 时，电源的输出功率最大，最大值0e22(r+r0)=20(3+4.5)w=13.3wp=r0rr34.57.58 如图所示的电路中，当开关k断开时，va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

11、，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：e2.1 0.5r ， e20.6r解得： e=2.6v， r=1i 2 r9 如图所示，电阻 r1=4， r2=6，电源内阻 r=0.6，如果电路消耗的总功率为 40w，电源输出功率为 37.6w，则电源电动势和 r3 的阻值分别为多大？【答案】 20v【解析】电源内阻消耗的功率为，得：由得：外电路总电阻为，由闭合电路欧姆定律得：。点睛：对于电源的功率要区分三种功率及其关系：电源的总功率，内电路消耗的功率，三者关系是。，输出功率10 一电源的电动势为6v、外接电阻r13.0 时，路端电压为4.5v求：（

12、 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 r 2 2.0r 163根据闭合电路欧姆定律有：e6=2.0air=r并2111 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，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