高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析

1、高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 ) 及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示的电路中，电源电动势e 12 v，内阻 r 0.5 ，电动机的电阻r0 1.0，电阻 r1 2.0 。电动机正常工作时，电压表的示数u1 4.0 v，求：(1)流过电动机的电流；(2)电动机输出的机械功率；(3)电源的工作效率。【答案】（ 1） 2a；（ 2） 14w；（ 3） 91.7%【解析】【分析】【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为i u 1 2ar1(2)电动机两端的电压为u e ir u1=(12 2 0.5 4.0) v 7 v电动机消耗的电功率为p 电

2、 ui 72 w 14 w电动机的热功率为p 热 i2r0 22 1 w4 w电动机输出的机械功率p 机 p 电 p 热 10 w(3)电源释放的电功率为p 释 ei 122 w 24 w有用功率p 有 uii 2 r122w电源的工作效率p有 =91.7%p释2 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

3、 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

4、 如图所示，金属导轨平面动摩擦因数0.2，与水平方向成 37角，其一端接有电动势 e 4.5v，内阻 r 0.5 的直流电源。现把一质量m 0.1kg 的导体棒ab 放在导轨上，导体棒与导轨接触的两点间距离l 2m，电阻 r 2.5 ，金属导轨电阻不计。在导轨所在平面内，分布着磁感应强度b 0.5t，方向竖直向上的匀强磁场。己知sin37 0.6， cos370.8， g 10m/s 2（不考虑电磁感应影响），求：(1)通过导体棒中电流大小和导体棒所受安培力大小；(2)导体棒加速度大小和方向。【答案】 (1) 1.5a， 1.5n；(2)2.6m/s 2，方向沿导轨平面向上【解析】【详解】(1

5、)由闭合电路欧姆定律可得ei1.5arr根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为fbil1.5n(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有bil cos mgsin fmaffncosbilsinmg联立可得a2.6m/s 2方向沿导轨平面向上4 如图所示的电路中，当s 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表 )的示数各为1.6v 和0.4a当 s 断开时，它们的示数各改变0.1v 和 0.1a，求电源的电动势和内电阻【答案】 e 2 v，r 1 【解析】试题分析：当s 闭合时， r1、 r2 并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：u1 e i1r 即 e1 6 04r ， 当 s 断开时，只有r

6、1 接入电路，由闭合电路欧姆定律得：u2 e i2r，即 e（ 1 6 0 1）（ 0 40 1） r， 由 得： e 2 v，r 1 考点：闭合电路欧姆定律【名师点睛】求解电源的电动势和内阻，常常根据两种情况由闭合电路欧姆定律列方程组求解，所以要牢记闭合电路欧姆定律的不同表达形式5 利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为0.20a 和 2.90v改变滑片的位置后，两表的示数分别为 0.40a 和 2.80v这个电源的电动势和内电阻各是多大？【答案】 e=3.00v， r=0.50 【解析】【分析】【详解】根据全电路欧姆定律可

7、得：；，联立解得： e=3.00v， r=0.50 6 如图所示，电源电动势e=30 v，内阻 r=1 ，电阻 r1=4 ， r2=10 两正对的平行金属板长 l=0.2 m ，两板间的距离d=0.1 m 闭合开关s 后，一质量8m=510 kg，电荷量62=5 10m/s 的初速度从两板的正中间射入，求q=+4 10c 的粒子以平行于两板且大小为粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小？（不考虑粒子的重力）【答案】【解析】根据闭合电路欧姆定律，有：电场强度：粒子做类似平抛运动，根据分运动公式，有：l=v0ty= at2其中：联立解得：点睛：本题是简单的力电综合问题，关键是

8、明确电路结构和粒子的运动规律，然后根据闭合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解7 如图的电路中，电池组的电动势e=30v，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离 d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为-8m=710 kg，带电量c 的油滴，当把可变电阻器r 的阻值调到 35接入电路时，带电油滴恰好3静止悬浮在电场中，此时安培表示数i=1.5a，安培表为理想电表，取g 10m/s2，试求：（ 1）两金属板间的电场强度；（ 2）电源的内阻和电阻 r1 的阻值；（ 3） b 点的电势 【答案】（ 1） 1400n/c （2）（ 3） 27v【解析】【详解】（ 1）由油滴受力平衡

9、有， mg=qe，得到代入计算得出： e=1400n/c（ 2）电容器的电压 u3=ed=21v流过的电流b 点与零电势点间的电势差根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻（3）由于 u1=b-0，b 点的电势大于零，则电路中b 点的电势b=27v.8 如图所示 ，电源电动势e27 v，内阻 r 2 ， 固定电阻 r2 4 ， r1 为光敏电阻 c 为平行板电容器 ，其电容 c 3pf，虚线到两极板距离相等，极板长l 0.2 m，间距 2a、 b 构成 ，它可绕 aa轴d 1.0 10 mp 为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形转动当细光束通过扇形a、 b 照射光敏电阻 r1 时， r1 的阻

10、值分别为 12 、 3 有.带电量v0 10 m/s 连续射入 c 的电场中假设照在 r1为 q 1.0 104 c 微粒沿图中虚线以速度上的光强发生变化时 r1阻值立即有相应的改变重力加速度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过 a 照射到 r 上时 ，电容器所带的电量；1(2)细光束通过 a 照射到 r1 上时 ，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到r1 上时带电微粒能否从c 的电场中射出【答案】 （1） q 1.810 11 c （ 2）带电粒子能从 c 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由q=cu 求其电量

11、；细光束通过 a 照射到 r1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡细光束通过 b 照射到 r1 上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从 c 的电场中射出【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得ie27r2 r1.5ar112 4 2又电容器板间电压u cu 2ir2 ，得uc=6v设电容器的电量为q，则 q=cuc解得 q1.810 11c（2）细光束通过a 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mg q u cd解得 m 0.6 10 2 kg细光束通过 b 照射时，同理可得 u c 12v由牛顿第二定律，得 q u cmg ma 解得

12、a10m/s2d微粒做类平抛运动，得y1at 2 ， tlv02解得 y 0.2 102 md ， 所以带电粒子能从c 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用9 电路如图所示,电源电动势e28v ,内阻 r =2 ,电阻r1 12 , r2 r4 4 , r3 8 , c 为平行板电容器 ,其电容 c=3.0pf,虚线到两极板间距离相等 ,极板长 l=0.20m ,两极板的间距 d 1.0 10 2 m（1）若开关 s 处于断开状态 ,则当其闭合后 ,求流过 r4 的总电荷量

13、为多少 ?（2）若开关 s 断开时 ,有一带电微粒沿虚线方向以v02.0m / s 的初速度射入 c 的电场中 ,刚好沿虚线匀速运动 ,问 :当开关 s 闭合后 ,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入c 的电场中 ,能否从 c 的电场中射出 ?( g 取 10m / s2 )【答案】（ 1） 6.0 1012 c ；（ 2）不能从 c 的电场中射出 .【解析】【详解】（1）开关 s 断开时 ,电阻 r3 两端的电压为u 3r3e16vr3r2r开关 s 闭合后 ,外电阻为r1r2 r36rr2r3r1路端电压为ur21v .err此时电阻 r3 两端电压为u 3r3u14vr2r3则流过 r4

14、 的总电荷量为q cu 3cu 36.0 10 12 c（2）设带电微粒质量为m ,电荷量为 q当开关 s断开时有qu 3dmg当开关 s 闭合后 ,设带电微粒加速度为a ,则mgqud3 ma设带电微粒能从c 的电场中射出 ,则水平方向运动时间为:ltv0竖直方向的位移为:y 1 at 22由以上各式求得13dy6.2510m故带电微粒不能从c 的电场中射出 .10 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

15、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；（ 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=10.9wp =mr0 r37.5（2）当 r r0=r ，即 r=4.5 时，电源的输出功率最大，最大值e22(r+r0)=20(3+4.5)w=13.3wp=r0rr34.57.51

16、1 如图所示， r 为电阻箱， v 为理想电压表，当电阻箱读数为r1 2时，电压表读数为u1 4v；当电阻箱读数为r2 5时，电压表读数为u2 5v求：电源的电动势 e和内阻r【答案】 6v；1【解析】【分析】【详解】根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为r12 时 e u 1u 1 rr1当电阻箱读数为r5时，e u2u 2 r2r2联立上两式得 r(u 2u 1 )r1r21u 1r2u 2r1代入式得 e6v12 用电流传感器和电压传感器等可测干电池的电动势和内电阻改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流，输入计算机，自动生成ui 图线，由图线得出电动势和内电阻(1)记录数据后，打开“坐标绘图 ”界面，设x 轴为 “i”， y 轴为 “u”，点击直接拟合，就可以画出u i 图象，得实验结果如图甲所示根据图线显示，拟合直线方程为：_，测得干电池的电动势为_v，干电池的内电阻为_.(2)现有一小灯泡，其u i 特性曲线如图乙所示，若将此小灯泡接在上述干电池两端，小灯泡