高中物理部分电路欧姆定律及其解题技巧及练习题(含答案)

高中物理部分电路欧姆定律及其解题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1．有一灯泡标有“”的字样，源电压为，内阻不计.现用一个的滑动变阻器来控制电路，试分别就连成如图所示的限流电路和分压电路，求:（1）它们的电流、电压的调节范围；（2）两种电路要求滑动变阻器的最大允许电流；（3）当灯泡正常发光时，两种电路的效率.【答案】（1），，（2）（3）【解析】【详解】灯泡的电阻（1）a.当滑动端在最左端时电阻最大，则最小电流：当滑动端在最右端时电阻最小为0，则最大电流：则电流的调节范围是：0.225A~0.75A灯泡两端电压的范围：，即；b.当滑动端在最左端时，灯泡两端电压为零，电流为零；当滑到最右端时，两端电压为9V，灯泡电流为则电流的调节范围是：0~0.75A灯泡两端电压的范围：；（2）a.电路中滑动变阻器允许的最大电流等于灯泡的额定电流，即为0.5A；b.电路中滑动变阻器允许的最大电流为0.75A；（3）a.当灯泡正常发光时电路的电流为0.5A，则电路的效率：b.可以计算当灯泡正常发光时与灯泡并联部分的电阻为x满足：解得x=24Ω此时电路总电流电路的效率2．4～1.0T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）（4）磁场反向，磁敏电阻的阻值不变．【解析】（1）当B＝0.6T时，磁敏电阻阻值约为6×150Ω＝900Ω，当B＝1.0T时，磁敏电阻阻值约为11×150Ω＝1650Ω．由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻器选择分压式接法；由于，所以电流表应内接．电路图如图所示．（2）方法一：根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为：，，，，，故电阻的测量值为（1500－1503Ω都算正确．）由于，从图1中可以读出B＝0.9T方法二：作出表中的数据作出U－I图象，图象的斜率即为电阻（略）．（3）在0～0.2T范围，图线为曲线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或非均匀变化）；在0.4～1.0T范围内，图线为直线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）；（4）从图3中可以看出，当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时，磁敏电阻的阻值相等，故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关．本题以最新的科技成果为背景，考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力．从新材料、新情景中舍弃无关因素，会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题，及如何根据测得的U、I值求电阻．第（3）、（4）问则考查考生思维的灵敏度和创新能力．总之本题是一道以能力立意为主，充分体现新课程标准的三维目标，考查学生的创新能力、获取新知识的能力、建模能力的一道好题．3．如图所示电路,A、B两点间接上一电动势为4V、内电阻为1Ω的直流电源,3个电阻的阻值均为4Ω,电容器的电容为20μF,开始开关闭合，电流表内阻不计,求:（1）电流表的读数;（2）电容器所带电荷量;（3）开关断开后,通过R2的电荷量.【答案】（1）0.8A（2）6.4×10-5C；（3）3.2×10-5C【解析】试题分析：（1）当电键S闭合时，电阻R1、R2被短路．根据欧姆定律得，电流表的读数（2）电容器所带的电量Q=CU3=CIR3=20×10-6×0.8×4C=6.4×10-5C；（3）断开电键S后，电容器相当于电源，外电路是R1、R2相当并联后与R3串联．由于各个电阻都相等，则通过R2的电量为Q′=1/2Q=3.2×10-5C考点：闭合电路的欧姆定律；电容器【名师点睛】此题是对闭合电路的欧姆定律以及电容器的带电量的计算问题；解题的关键是搞清电路的结构，知道电流表把两个电阻短路；电源断开时要能搞清楚电容器放电电流的流动路线，此题是中等题，考查物理规律的灵活运用.4．如图1所示，水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布，方向垂直于水平面向下，磁感应强度沿y轴方向没有变化，与横坐标x的关系如图2所示，图线是双曲线（坐标轴是渐进线）；顶角θ=45°的光滑金属长导轨MON固定在水平面内，ON与x轴重合，一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON向右滑动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触．已知t=0时，导体棒位于顶角O处；导体棒的质量为m=2kg；OM、ON接触处O点的接触电阻为R=0.5Ω，其余电阻不计；回路电动势E与时间t的关系如图3所示，图线是过原点的直线．求：（1）t=2s时流过导体棒的电流强度I2的大小；（2）1～2s时间内回路中流过的电量q的大小；（3）导体棒滑动过程中水平外力F（单位：N）与横坐标x（单位：m）的关系式．【答案】（1）t=2s时流过导体棒的电流强度I2的大小为8A；（2）1～2s时间内回路中流过的电量q的大小为6C；（3）导体棒滑动过程中水平外力F与横坐标x的关系式为F=（4+4）N．【解析】试题分析：（1）根据E—t图像中的图线是过原点的直线特点有：得：（2分）（2）可判断I—t图像中的图线也是过原点的直线（1分）有：t=1s时可有：（2分）得：（1分）（3）因θ=45°，可知任意t时刻回路中导体棒有效切割长度L=x（2分）再根据B—x图像中的图线是双曲线特点：Bx=1有：且（2分）可得：，所以导体棒的运动是匀加速直线运动，加速度（2分）又有：且也与时间成正比（2分）再有：（2分）（2分）得：（2分）考点：本题考查电磁感应、图像、力与运动等知识，意在考查学生读图、试图的能力，利用图像和数学知识解决问题的能力．5．有三盘电灯L1、L2、L3，规格分别是“110V，100W”，“110V，60W”，“110V，25W”要求接到电压是220V的电源上，使每盏灯都能正常发光．可以使用一直适当规格的电阻，请按最优方案设计一个电路，对电阻的要求如何？【答案】电路如图所示，电阻的要求是阻值为806.7Ω，额定电流为A．【解析】将两个电阻较大的电灯“110V60W”、“110V25W”与电阻器并联，再与“110V100W”串连接在220V的电源上，电路连接如图所示，当左右两边的总电阻相等时才能各分压110V，使电灯都正常发光．由公式P=UI得L1、L2、L3的额定电流分别为：I1==A=A，I2==A=A，I3=A=A则通过电阻R的电流为I=I1﹣I2﹣I3=A=AR==Ω=806.7Ω答：电路如图所示，电阻的要求是阻值为806.7Ω，额定电流为A．【点评】本题考查设计电路的能力，关键要理解串联、并联电路的特点，知道用电器在额定电压下才能正常工作，设计好电路后要进行检验，看是否达到题目的要求．6．如图所示，U=10V，电阻R1=4Ω，R2=6Ω，电容C=30μF。（1）闭合开关S，电路稳定后，求通过R1的电流强度；（2）然后断开S，求这以后流过R1的电量是多少？【答案】（1）1A；（2）【解析】试题分析：（1）S闭合，电路稳定后（即电容器充电完毕）即为R1与R2的串联电路，所以通过R1的流为，此时电容C与R2并联，两极间电压U1=IR2=1×6=6V，且上板带电荷。（2）断开S后，由于U=10V，所以继续给电容器充电至极板电压U2=U=10V，仍是上板带正电，流过R1的电量等于继续给电容器的充电电量，所以考点：含有电容器的电路问题【名师点睛】解决本题的关键理清电路，判断电容器与谁并联，通过Q=CU进行求解．（1）闭合开关S，待电路稳定后，两电阻串联，根据欧姆定律求出电路中的电流大小；（2）电键闭合时，C1与电阻R2并联，根据Q=CU求出电容器C1的电量，此时电容器C2两端的电压为0．电键S断开，两电容都与电源并联，根据Q=CU求出两电容器的电量，从而求出断开S后流过电阻R1的电量．7．如图所示，R1＝2Ω，R2＝3Ω，滑动变阻器最大值R3＝5Ω，则当滑动触头从a滑到b的过程中，电流表示数的最小值为多少？【答案】2A【解析】【分析】【详解】设触头上部分电阻为xΩ，则下部分为（5-x）Ω，总电阻由数学知识可知当2+x=8-x时，即x=3Ω时，R最大，此时Rmax=Ω=2.5Ω安培表的示数最小．【点睛】外电路的总电阻与局部电路电阻的变化是一致的，当局部电阻增大时，总电阻也增大，本题就根据这个特点进行分析．8．如图所示，P是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d.管两端有导电金属箍M、N.现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I.则金属膜的电阻为多少？镀膜材料的电阻率为多少？【答案】【解析】【详解】根据欧姆定律得，金属膜的电阻．由于金属膜的厚度很小，所以，在计算横截面积时，近似的计算方法是：若将金属膜剥下，金属膜可等效为长为L，宽为πD（周长），高为厚度为d的长方体金属膜的长度为L，横截面积s=πDd;根据，求得.【点睛】解决本题的关键掌握欧姆定律的公式和电阻定律的公式，并能灵活运用．9．如图所示，A为电解槽，为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12V，电解槽内阻RA＝2Ω，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5A，且电动机输出功率为35W；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4A．求：(1)电炉子的电阻及发热功率；(2)电动机的内阻；(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少．【答案】(1)2Ω72W(2)1Ω(3)16W【解析】试题分析：（1）电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得其发热功率为：（2）电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得所以（3）电解槽工作时，由能量守恒定律得：考点：闭合电路欧姆定律点评：注意纯电阻电路与非纯电阻电路在的区别10．如图所示，，，，，当电位器滑动头调至最上端和最下端时，AB间的总电阻分别是多大？AB间最大阻值为多少？【答案】【解析】【详解】当电位器滑动头调至最上端时，，串联，故：与并联，故：之后与串联，故：当电位器滑动头调至最下端时，，串联，故：与并联，故：之后与串联，故：设在电位器滑动头上侧的电阻为，那么，下侧的电阻为：这时，与串联的并联电路中，一支路电阻为：另一支路电阻为：所以，并联电路的总电阻：当满足：取得最大值，即当时，，那么间最大阻值为：11．如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r=1Ω，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，电容器的电容C=3.6μF，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开．（1）合上S2，待电路稳定以后，求电容器C上电量变化了多少？（2）合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电量是多少？【答案】（1）1.8×10–6C；（2）9.6×10–6C【解析】【分析】【详解】（1）设开关S1闭合，S2断开时，电容两端的电压为，干路电流为根据闭合电路欧姆定律有①=②合上开关S2后，电容电压为，干路电流为．根据闭合电路欧姆定律有③=④所以电容器上电量变化了⑤（或电容器上电量减少了）（2）合上S2后，电容上电量为Q⑥断开S1后，和的电流与阻值成反比，故流过的电量与阻值成反比故流过的电量⑦12．如图所示，电源电动势E=3V，内阻不计，R1、R2、R3为定值电阻，阻值分别为1Ω、0.5Ω、9Ω、R4、R5为电阻箱，最大阻值均为99.9Ω，右侧竖直放置一个电容为1.5×10﹣3μF的理想平行板电容器，电容器板长0.2m，板间距为0.125m。一带负电粒子以0.8m/s的速度沿平行板中线进入，恰好匀速通过，不计空气阻力，此时R4、R5阻值分别为1.8Ω、1Ω．试求：(1)带电粒子匀速穿过电容器时，求电容器的电荷量为多少？(2)欲使粒子向上偏转但又不打到电容器的上板，R4阻值不得超过多少Ω？(3)欲使粒子向下偏转但又不打到电容器的下板，R4阻值不得低于多少Ω？【答案】(1)3×10﹣9C(2)5.7Ω(3)0.69Ω【解析】【详解】(1)电容器与R2、R3、R4这部分电路并联，当粒子匀速穿过电容器时，R2、R3、R4这部分电路的总电阻为:，根据串联电路分压特点可得这部分的电压，电容器的电荷量为。(2)当粒子匀速穿过电容器时，有，粒子在电容器中的运动时间；当粒子向上偏转且刚好经过上极板最右端时，在竖直方向上，有，解得：a=2m/s2．由牛顿第二定律得，可得，并可得，由