高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题(含答案)

高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1．如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电阻R1=1.5Ω，电动机的线圈电阻R0=1.0Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：(1)电源的路端电压；(2)电动机输出的机械功率。【答案】(1)9V；(2)8W【解析】【分析】【详解】(1)流过电源的电流为I，则路端电压为U，由闭合电路欧姆定律解得(2)电动机两端的电压为电动机消耗的机械功率为解得2．小勇同学设计了一种测定风力大小的装置，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。是一个阻值为的定值电阻。V是由理想电压表改装成的指针式测风力显示器。R是与迎风板A相连的一个压敏电阻，其阻值可随风的压力大小变化而改变，其关系如下表所示。迎风板A的重力忽略不计。试求：压力F/N050100150200250300…电阻30282624222018…（1）利用表中的数据归纳出电阻R随风力F变化的函数式；（2）若电压表的最大量程为5V，该装置能测得的最大风力为多少牛顿；（3）当风力F为500N时，电压表示数是多少；（4）如果电源E的电动势降低，要使相同风力时电压表测得的示数不变，需要调换，调换后的的阻值大小如何变化？（只写结论）【答案】（1）；（2）；（3）；（4）阻值变大【解析】【分析】【详解】（1）通过表中数据可得：，故R与F成线性变化关系设它们的关系式为：代入数据得：①（2）由题意，上的电压，通过的电流为②③解①~④式，得，当电压表两端电压为5V时，测得的风力最大④（3）由①式得⑤（4）阻值变大3．某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过调控电键和调节电阻箱，可使欧姆表具有“”和“”两种倍率。已知：电源电动势，内阻；毫安表满偏电流，内阻，回答以下问题：①图的电路中：插孔应该接_______表笔（选填红、黑）；应该选用阻值为_________的电阻（小数点后保留一位小数）；②经检查，各器材均连接无误，则：当电键断开时，欧姆表对应的倍率为___________（选填“”、“”）；③为了测量电阻时便于读出待测电阻的阻值，需将毫安表不同刻度标出欧姆表的刻度值，其中，中央刻度处应标的数值是________________；④该小组选择闭合的档位，欧姆调零操作无误，测量电阻时，毫安表指针处于图位置，由此可知被测电阻_______。【答案】黑2.2×103045【解析】【详解】①[1]欧姆档内部电源的正极接黑表笔；[2]根据欧姆档倍率关系，可知闭合开关可以将电流表量程变为原来的倍，根据分流特点：解得：；②[3]当电键断开时，电流表的量程较小，在相同的电压下，根据闭合欧姆定律：可知电流越小，能够接入的电阻越大，所以当电键断开时，对应档；③[4]假设欧姆档内部电阻为，根据闭合欧姆定律：则处对应的阻值：；④[5]根据闭合电路欧姆定律：解得：。4．一电瓶车的电源电动势E＝48V，内阻不计，其电动机线圈电阻R＝3Ω，当它以v＝4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f＝48N。除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：(1)该电动机的输出功率；(2)电动机消耗的总功率。【答案】(1)，(2)。【解析】【详解】(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：电动机的输出功率为：；(2)由能量守恒定律得：代入数据解得：所以电动机消耗的总功率为：。5．如图所示，电路中电阻，电源的内电阻，灯泡L上标有“3V0.25A”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)(2)(3)【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，电源电动势E=30V，内阻r=1Ω，电阻R1=4Ω，R2=10Ω．两正对的平行金属板长L=0.2m，两板间的距离d=0.1m．闭合开关S后，一质量m=5×10﹣8kg，电荷量q=+4×10﹣6C的粒子以平行于两板且大小为=5×102m/s的初速度从两板的正中间射入，求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＝1Ω，电阻R＝15Ω，闭合开关S．待电路稳定后，一带电量q＝﹣1×10﹣5C，质量m＝2×10﹣4kg的小球恰好静止于两板之间．取g＝10m/s2．求：（1）两板间的电压；（2）滑动变阻器接入电路的阻值．【答案】（1）8V（2）8Ω【解析】【详解】(1)对小球，由平衡条件得：，又，整理并代入数据解得：；(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为，由闭合电路欧姆定律得：，而，则得：，代入数据可得：，解得：。答：(1)两板间的电压为8V；(2)滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω.8．如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E＝50V，内阻r＝1Ω的电源和滑动变阻器R，导轨的宽度d＝0.2m，倾角θ=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μ＝0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B＝2.2T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/s2，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），；（2）【解析】【详解】（1）由题意知：当棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有代入数据解得最小安培力．当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：代入数据解得最大安培力．（2）设导体棒所受安培力为、时对应R的阻值为和，则有代入数据解得，；则滑动变阻器R有效电阻的取值范围为．9．如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电．改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流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：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和．【答案】（1）U–I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：b.（3）见解析【解析】（1）U–I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：当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为（3）电动势定义式：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，即本题答案是：（1）U–I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，电源输出的电功率最大，为（3）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，电源电动势ε=10V，内阻不计，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF．(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)1.2×10-4C【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：（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：开关S断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为，则通过电阻R1的电荷量为：11．如图所示电路，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω．外电路中电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=7.5Ω．电容器的电容C=4μF．（1）电键S闭合，电路稳定时，电容器所带的电量．（2）电键从闭合到断开，流过电流表A的电量．【答案】;【解析】【分析】【详解】（1）电键S闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流．外电路总电阻为：＝3Ω干路电流为：＝1.5A路端电压为：U＝E－Ir＝4.5V电容器的电压为：U1＝＝1.8V所以电容器的电量：Q1＝CU1＝7.2×10-6C，b板带正电，a板带负电．（2）S断开，电路稳定时，电容器的电压就是R2的电压，U2＝＝3V所以电容器的电量：Q2＝CU2＝1.2×10-5C，a板带正电，b板带负电．则流过电流表A的电量Q＝Q1＋Q2＝1.92×10-5C．【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳定时，电容器所在电路没有电流，其电压与所并联的电路两端的电压相等．12．在如图所示的电路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，当开关S断开时，电源的总功率为2W；当开关S闭合时，电源的总功率为4W，求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合S时，电源的输出功率；(3)S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？【答案】(1),（2）3.5W（3）,0【解析】【分析】断开S，R2、R3串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S闭合，R1、R2并联再与R3串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求解；闭合S时电源的输出功率为P=EI-I2r；S断开时，C两端电压等于电阻R2两端电压，求解出电压后根据Q=CU列式求解．【详解】（1）S断开，R2、