高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题

1、高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 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400n的阻力

2、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e42 如图所示电路中，r14， r26， c30f ，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

3、荷量【答案】（ 1） 1a；（ 2） 1.810 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，r 与 r2 串联，由闭合电路的1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 6126 c1.8 10 4 c3 如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板a、 b间的距离为d，金属板长为 l，在两金属板左端正中间位置 m，有一

4、个小液滴以初速度 v0 水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为 m，带负电，电荷量为 q要使液滴从 b板右侧边缘射出电场，电动势e是多大？ ( 重力加速度用g 表示 )【答案】 e2md 2v022mgd2qql【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律得eei2rr re两金属板间电压为uba ir2由牛顿第二定律得q u ba mgmad液滴在电场中做类平抛运动，有0d12l v t2at2联立解得 e2md 2v022mgdql2q【点睛】题是电路与电场两部分知识的综合，关键是确定电容器的电压与电动势的关系，掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律4 如图所示，质量m=1 kg的通电导体棒在安培力

5、作用下静止在倾角为37l=1 m的、宽度光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内 )。右侧回路中，电源的电动势e=8 v，内阻 r=1 。电动机 m 的额定功率为 8 w，额定电压为4 v，线圈内阻 r 为 0.2 ，此时电动机正常工作 （已知 sin 37 =0.6， cos 37 =0.8，重力加速度 g取 10 m/s 2）。试求 :(1)通过电动机的电流im 以及电动机的输出的功率p 出 ；(2)通过电源的电流i 总以及导体棒的电流i ；(3)磁感应强度b 的大小。【答案】 ( 1) 7.2w； ( 2) 4a； 2a； ( 3) 3t。【解析】【详解】(

6、1) 电动机的正常工作时，有pui m所以pi m2au故电动机的输出功率为p出 p i m2 r 7.2w(2) 对闭合电路有uei 总 r所以i总eur4a；故流过导体棒的电流为ii 总i m2a(3) 因导体棒受力平衡，则f安mg sin376n由f安bil可得磁感应强度为f安b3til5 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 30 f ，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） 0.8

7、a ；（ 2） 9.610 5 c ；（ 3） 4.8 10 5c【解析】试题分析：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 i4ar3 r1（2）电容器所带的电量qcu 3cir33010 60.8 4c 9.6 105 c（3）断开电键 s 后，电容器相当于电源，外电路是r 、 r2 相

8、当并联后与r3 串联由于1各个电阻都相等，则通过r2 的电量为 q1 q4.810 5 c26 如图所示的电路中，电源的电动势 e 12v ，内阻未知， r1 8 ， r2 1.5 ， l 为规格“ 3v ， 3w ”的灯泡，开关 s 断开时，灯泡恰好正常发光（不考虑温度对灯泡电阻的影响）试求：（ 1）灯泡的额定电流和和灯丝电阻；（ 2）电源的内阻；（ 3）开关 s 闭合时，灯泡实际消耗的功率【答案】 （1） 1a3（ 2） 1（ 3） 0.48w【解析】（1）灯泡的额定电流i 0p03a1a，灯丝电阻 rlu 0 2u 033 ；p0（2）断开 s 时，灯 l 正常发光，即i 1i 0 ，根

9、据闭合电路欧姆定律e i（0 r1rl r），得 re( r1rl )121 ；i 08 31（3）闭合 s 时，设外电路总电阻为r外 ， r并rl r231.5；rl r2311.5所以 r外r并 r1189 ；设干路电流为 i 总 ，则 i 总er12 a1.2a ；r外91灯两端的电压 u l ，则 u li 总rl r21.21v 1.2v ；r2rl灯的实际功率为 pl ： plu l21.21.20.48w rl3w点睛：对于直流电路的计算问题，往往先求出局部的电阻，再求出外电路总电阻，根据欧姆定律求出路端电压和总电流，再计算各部分电路的电压和电流7 如图所示，电路由一个电动势为e

10、、内电阻为r 的电源和一个滑动变阻器r组成。请推导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。【答案】e24r【解析】【分析】【详解】由闭合电路欧姆定律ierr电源的输出功率pi 2 r得e 2rp( rr ) 2有e 2rp( rr )24rr当 r=r 时， p 有最大值，最大值为e 2pm.4r8 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

11、)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：ie， uir ，rr解得：u0.45v ；(3)由焦耳定律有：qi 2 rt ，解得：q6.075j 。答： (1)该太阳能电池板的内阻r20；(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q6.075j 。9 如图1所示，用电动势为er的电源，向滑动变阻器r供电改变变阻器r的、内阻为阻值，路端电压u 与电

12、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：电源电动势在数值上等于内、【答案】 （1） ui 图象如图所示：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） ui

13、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b电源输出的电功率：p i 2 r (e)2 re 2r 2rr2rrr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w i 2 rt i 2 rtirqirqe ir ir u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

14、出的电功率最大，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 如图所示的电路中，电源电动势e 11v，内阻 r1 ；电阻 r14 ，电阻r2 6 ，电容器 c 30 f ，电池内阻 r1 12闭合 s，求稳定后通过电路的总电流；闭合 s，求稳定后电容器所带的电荷量；3 然后将开关 s 断开，求这以后流过r1 的总电量【答案】 1 1a； 2 1?.844c.10 c ； 3 ?1.510【解析】【分析】【详解】1 电容器相当于断路，根据闭合电路欧姆定律，有e11ia 1a；r1 r2 r4 6 12

15、电阻 r2 的电压为： u 2ir21a66v，故电容器带电量为： q2cu 23010 6 f6v1.8 10 4 c ；3 断开 s 后，电容器两端的电压等于电源的电动势，电量为：q2 ce3010 6 f11v3.310 4 c故流过 r1的电荷量为： vqq2 q23.3 10 4 c1.810 4 c1.510 4 c11 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，

16、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2112 如图所示，电源电动势有e=12vr =0.5 “10v 20w”的灯泡l与直流电动机m，内阻，、并联在电源两极间，灯泡恰能正常发光，已知电动机线圈的电阻为rm =1，求：（ 1）流过内阻的电流为多少？（ 2）电动机的输出功率为多少？（ 3）电源的效率为多少？【答案】（ 1） 4a （ 2） 16w （ 3）83%【解析】【详解】(1)设流过灯泡的电流为il，则p