高考物理试卷分类汇编物理闭合电路的欧姆定律(及答案)

高考物理试卷分类汇编物理闭合电路的欧姆定律(及答案)
一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律
1．如图所示，R 1=R 2=2.5Ω，滑动变阻器R 的最大阻值为10Ω，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) 12V E = (2) 7.5V U = 【解析】 【详解】
(1)当P 滑到a 端时，
2
112
4.5RR R R R R =+
=Ω+外 电源输出功率：
22
111(
E P I R R R r
==+外外外） 当P 滑到b 端时，
1212.5R R R =+=Ω外
电源输出功率：
22
222(
E P I R R R r
==+'外外外） 得：
7.5r =Ω 12V E =
(2)当P 滑到b 端时，
20.6A E
I R r
=
=+'外
电压表示数：
7.5V U E I r ='=-
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。

0R 是一个阻值为40Ω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 /N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻/R Ω
30
28
26
24
22
20
18
…
（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0R ，调换后的0R 的阻值大小如何变化？（只写结论）
【答案】（1）300.04()R F =-Ω；（2）m 550F N =；（3） 4.8V U =；（4）阻值变大 【解析】 【分析】 【详解】
（1）通过表中数据可得：
F
c R
∆=∆，故R 与F 成线性变化关系设它们的关系式为： R kF b =+
代入数据得：
300.04(Ω)R F =-①
（2）由题意，0R 上的电压05V R U =，通过0R 的电流为
00
R U I R =
②
R R E U U R I I
-==
③ 解①~④式，得，当电压表两端电压R U 为5V 时，测得的风力最大
m 550F N =④
（3）由①式得10ΩR =
00
4.8V R E
U R R =
=+⑤ （4）阻值变大
3．如图所示，电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上，电源内阻r ＝1Ω，电炉电阻R ＝19Ω，电解槽电阻r ′＝0.5Ω.当S 1闭合、S 2断开时，电炉消耗功率为684W ；S 1、S 2都闭合时，电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变)．试求：
（1）电源的电动势；
（2）S 1、S 2闭合时，流过电解槽的电流大小；
（3）S 1、S 2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率． 【答案】（1）120V （2）20A （3）1700W 【解析】
（1）S 1闭合，S 2断开时电炉中电流1
06P I A R
== 电源电动势0()120E I R r V =+=； （2）S 1、S 2都闭合时电炉中电流为2
5B P I A R
== 电源路端电压为95R U I R V == 流过电源的电流为25E U
I A r
-=
= 流过电槽的电流为20A B I I I A =-=； （3）电解槽消耗的电功率1900A A P I U W ==
电解槽内热损耗功率2'
200A P I r W ==热
电解槽转化成化学能的功率为1700A P P P W 化热=-=．
点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流．
4．如图所示，R 1＝R 3＝2R 2＝2R 4，电键S 闭合时，间距为d 的平行板电容器C 的正中间有一质量为m ，带电量为q 的小球恰好处于静止状态；现将电键S 断开，小球将向电容器某一个极板运动。

若不计电源内阻，求： (1)电源的电动势大小；
(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。

【答案】(1)2mgd
E q
=(2)03
gd v = 【解析】 【详解】
(1)电键S 闭合时，R 1、R 3并联与R 4串联，(R 2中没有电流通过)
U C ＝U 4＝
12
E 对带电小球有：
2C qU qE
mg d d
=
= 得：2mgd
E q
=
(2)电键S 断开后，R 1、R 4串联，则
233C
E mgd U q
==' 小球向下运动与下极板相碰前瞬间，由动能定理得
21
222
C U d mg q mv ⋅
-⋅=' 解得：03
gd
v =
5．如图所示电路中，电源电动势E ＝16V ，内电阻r ＝1.0Ω，电阻R 1＝9.0Ω，R 2＝15Ω。

开关闭合后，理想电流表A 的示数为0.4A 。

求： (1)电源的路端电压；
(2)电阻R 3的阻值和它消耗的电功率。

【答案】(1)15V ，(2)10Ω，3.6W 。

【解析】 【详解】
(1)对2R 根据欧姆定律：
222U I R =
整个回路的总电流：
2
1E U I R r
-=
+ 路端电压为：
U E Ir =-
代入数据得：15V =U ； (2)对3R ：
2
33
U R I =
总电流：
23I I I =+
代入数据得：310ΩR = R 3消耗的电功率：
3332
P I R =
代入数据得：3 3.6W P =。

6．有一个100匝的线圈，在0.2s 内穿过它的磁通量从0.04Wb 增加到0.14Wb ，求线圈中的感应电动势为多大？如果线圈的电阻是10Ω，把它跟一个电阻是990Ω的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？ 【答案】50V ， 0.05A ． 【解析】 【详解】
已知n =100匝，△t =0.2s ，△Φ=0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb ，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势
0.1100V=50V 0.2
E n
t ∆Φ==⨯∆ 由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流
50A=0.05A 10990
E I R r ==++
7．如图所示，电阻R1=4Ω，R2=6Ω，电源内阻r=0.6Ω，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R 3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
，输出功率，内电路消耗的功率
，三者关系是。

8．如图所示的电路中，电源电动势11E V =，内阻1r =Ω；电阻14R =Ω，电阻
26R =Ω，电容器30C F μ=，电池内阻1r =Ω．
()1闭合S ，求稳定后通过电路的总电流； ()2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1R 的总电量．
【答案】()1 1A ；()4
21
?.810C -⨯；()4
31?.510-⨯C . 【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1211
1461E I A A R
R r
===++++； ()2电阻2R 的电压为：22166U IR A V ==⨯Ω=，
故电容器带电量为：64
2230106 1.810Q CU F V 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：
642'301011 3.310Q CE F V C --==⨯⨯=⨯
故流过1R 的电荷量为：44422' 3.310 1.810 1.510Q Q Q C C C ---=-=⨯-⨯=⨯V ．
9．如图所示，图线AB 是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线， OM 是某定值电阻R 的伏安特性曲线，由图求：
（1）R 的阻值；
（2）处于直线OM 与AB 交点C 时电源的输出功率； （3）电源的最大输出功率。

【答案】（1） （2）8W （3）9W
【解析】 【分析】
（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值．
（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据P=UI 求出电源的输出功率．
（3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大． 【详解】
（1）OM 是电阻的伏安特性曲线，电阻：．
（2）交点C 处电源的输出功率为：
（3）电源的最大输出功率P m ，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的．
答：（1）R 的阻值为2Ω．
（2）处于直线OM 与AB 交点C 时电源的输出功率为8W ． （3）电源的最大输出功率为9W ． 【点睛】
对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义．本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义．
10．如图所示，电源电动势E=8V ，内阻为r=0．5Ω，“3V ，3W”的灯泡L 与电动机M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1．5Ω．求：
（1）通过电动机的电流； （2）电源的输出功率； （3）电动机的输出功率．
【答案】（1）1A ；（2）7．5W ；（3）3W 【解析】
试题分析：（1）灯泡L 正常发光，通过灯泡的电流，1
L
L L
P I A U ＝＝ 电动机与灯泡串联，通过电动机的电流I M =I L =1（A ）； （2）路端电压：U=E-Ir=7．5（V ）， 电源的输出功率：P=UI=7．5（W ）； （3）电动机两端的电压U M =U-U L =4．5（V ）； 电动机的输出功率P 输出=U M I M -I M 2R=3W 考点：电功率；闭合电路欧姆定律
【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件．
11．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U －I 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________Ω.
(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，小灯泡的实际功率是多少？(简要写出求解过程；若需作图，可直接画在方格图中)． 【答案】(1)y ＝－2x ＋1.5 1.5 2 (2)0.27W 【解析】
(1)设直线方程为y ＝ax ＋b ，把坐标(0,1.5)和(0.75,0)代入方程解得：a ＝－2，b ＝1.5，得出直线方程为：y ＝－2x ＋1.5；由闭合电路的欧姆定律得：E ＝IR ＋Ir ＝U ＋Ir ，对比图象可得：E ＝1.5V ，r ＝2Ω.
(2)作出U ＝E －Ir 图线，可得小灯泡工作电流为0.30A ，工作电压为0.90V ，因此小灯泡的实
际功率为：P ＝UI ＝0.30×0.90W ＝0.27W.
12．在如图所示的电路中，R 1＝3Ω，R 2＝6Ω，R 3＝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)4V ,0.5Ω （2）3.5W （3）-5610C ⨯ ,0 【解析】 【分析】
断开S ，R 2、R 3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，R 1、R 2并联再与R 3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 -I 2r ；S 断开时，C 两端电压等于电阻R 2两端电压，求解出电压后根据Q =CU 列式求解． 【详解】
（1）S 断开，R 2、R 3串联根据闭合电路欧姆定律可得：E
I R r
=
+ 总功率为：2
27.5E P IE W r
===+
S 闭合，R 1、R 2并联再与R 3串联，总外电阻12
312
3.5R R R R R R =+=Ω+ 根据闭合电路欧姆定律可得： 3.5E E
I R r r
='+'=
+ 所以总功率为：2
3.5E P EI r
='=+
联立解得：E =4V ，r =0.5Ω
（2）闭合S ，总外电阻R ′=3.5Ω 干路电流为1E
I A R r
'=+'=
输出功率P 出=EI ′-I ′2r =4×1-1×0.5=3.5W （3）S 断开时，C 两端电压等于电阻R 2两端电
压：22224
637.57.50.5
E U I R R V V r ==
⋅=⨯=++ 可得电量为：Q =CU 2=20×10-6×3=6×10-5C 【点睛】
本题首先要理清电路结构，然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析．。