最新高考物理闭合电路的欧姆定律真题汇编(含答案)

最新高考物理闭合电路的欧姆定律真题汇编(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，三个电阻的阻值均为4Ω，电容器的电容为20μF ，电流表内阻不计，求：
(1)闭合开关S 后，电容器所带电荷量；
(2)断开开关S 后，通过R 2的电荷量。

【答案】(1)6.4×10-5C ；(2)53.210C -⨯
【解析】
【分析】
【详解】
(1)当电键S 闭合时，电阻1R 、2R 被短路，据欧姆定律得电流表的读数为
34
A 0.8A 14
E I r R =
==++ 电容器所带电荷量 653320100.84C 6.410C Q CU CIR --=⨯⨯⨯=⨯==
(2)断开电键后，电容器相当于电源，外电路1R 、2R 并联后与3R 串联，由于各个电阻相等，则通过2R 的电荷量为
51 3.210C 2
Q Q -==⨯'
2．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 ，有一个小液滴以初速度v 0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】220222md v mgd E qL q =+ 【解析】
【详解】
由闭合电路欧姆定律得2E E I R R R
==+ 两金属板间电压为U BA ＝IR ＝
2E 由牛顿第二定律得q BA U d
－mg ＝ma 液滴在电场中做类平抛运动，有
L ＝v 0t 21 22
d
at = 联立解得220222md v mgd E qL q
=+ 【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．
3．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/s 2．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：
mg qE =，
又U E d
=， 整理并代入数据解得：
45210100.04V 8V 110
mgd U q --⨯⨯⨯===⨯； (2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为P R ，
由闭合电路欧姆定律得：
P r E I
R R =
++， 而 P U IR =，
则得：
P P ER U R r
R =
++， 代入数据可得： 24811
5P P R R =
++， 解得： 8ΩP R =。

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.
4．在如图（a ）所示的电路中，R 1为定值电阻，R 2为滑动变阻器，闭合开关S ，将滑动变阻器的滑动触头P 从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图所示，则：
（1）V 1表示数随电流变化的图像是甲乙两条图线中的哪条？并求出定值电阻R 1的阻值； （2）求电源的电动势和内阻大小；
（3）求电源效率的最大值和电源最大输出功率.
【答案】（1）V 1表的示数随电流变化的图像是乙图线，15R =Ω；（2）6V E =，5r =Ω；（3）max 83.3%η≈，max 1.8W P =外。

【解析】
【详解】
（1）由图可知，三电阻串联，V 1测R 1两端的电压，V 2测R 2两端的电压，电流表测电路中的电流。

当滑片向左端滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中的总电阻减小，由E I R =总
可知，
电路中的电流增大，因R 1为定值电阻，则其两端的电压11R U IR = 满足成正比关系，图象乙满足U -I 成正比增函数，故V 1表的示数随电流变化的图像是乙图线。

由图象可知，R 1两端的电压U 1=3V ，电路中的电流为：I 1=0.6A ，则电阻R 1的阻值为： 111350.6U R I ==
Ω=Ω； （2）综述可知V 2表的示数随电流变化的图像是甲图线，取两组数据由全电路的欧姆定律可知：
140.2()E R r =-+
100.6()E R r =-+
联立可得：
6V E =；
5r =Ω；
（3）根据电源的效率为：
100%=100%P U P E η=⨯⨯外总
故当电源的路端电压最大时，电源的效率最大；
而电路R 2的阻值增大，总电流减小，路端电压增大，即R 2的阻值最大时，可求得电源的最大效率，由图像甲可知最小电流为0.2A 时，R 1的电压1V ，R 2的电压4V ，有：
max 12(41)V R R U U U =+=+
则最大效率为：
max max 5=
100%=100%83.3%6
U E η⨯⨯≈ 电源的输出功率为： 2
2
212122121212()()()()4()E E P I R R R R R R r R R r r R R =+=+=+-++++外 故理论上当12R R r +=时，即20R =Ω，电源的输出功率最大，此时滑片在最左端，
22
max 6=W 1.8W 445
E P r ==⨯外。

5．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．
6．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。

当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和 1.0 V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。

求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。

【答案】22.0 W 2 Ω
【解析】
【详解】
当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内
阻消耗电能，其阻值
11 1.020.5
U r I ==Ω=Ω 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和15.0 V ，
则电动机的总功率
2215.0 2.0 W 30.0 W P U I ⨯总＝＝＝
线圈电阻的热功率
22.0 2 W 8.0 W P Ir ⨯热＝＝＝
所以电动机的输出功率
30.0 W 8.0 W 22.0 W P P P 输出总热＝－＝－＝
7．一电源的电动势为6V 、外接电阻R 1＝3.0Ω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R 2＝6.0Ω的电阻，流过电源的电流是多大？
【答案】（1）该电源的内阻为1.0Ω；（2）如果在外电路再串联一个R 2＝6.0Ω的电阻，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：
U ＝
1E R r +R 1 代入数据得
r ＝1.0Ω；
（2）根据并联电路规律可得：
R 并＝
1212R R R R +＝6363
⨯+＝2.0Ω； 根据闭合电路欧姆定律有： 6==2.0A 21
E I R r =++并
8．如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd ， 已知ab 边长l 1=1.0m 、bc 边长l 2=0.5m ，电阻r =0.1Ω。

匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度B 在0.2s 内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。

线框在摩擦力作用下保持静止状态。

求：
（1）感应电动势的大小；
（2）线框中产生的焦耳热；
（3）线框受到的摩擦力的表达式。

【答案】（1）0.25V ；（2）0.125J ；（3）()1.250.1t +N
【解析】
【分析】
本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用
【详解】
（1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知
12=B bc ab B S E n t t t
∆⋅⋅∆Φ∆⋅==∆∆∆ B t
∆∆等于乙图象中B-t 图线的斜率1T/s ，联立求得感应电动势0.25V E = （2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这0.2s 内产生的感应电流
2.5A E I r
=
= 再根据焦耳定律有 2=0.125J Q I rt =
（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有
=(0.1)2.50.5N 1.25(0.1)N f F BIL t t ==+⋅⋅=+安
9．如图所示，三个电阻R 1、R 2、R 3的阻值均等于电源内阻r ，电键S 打开时，有一质量为m ，带电荷量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点．现闭合电键S ，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和该板碰撞，碰撞过程小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板处．设电容器两极板间距为d ，求：
（1）电源的电动势E ；
（2）小球与极板碰撞后所带的电荷量/q ．
【答案】（1）E mgd q =（2）2q q ¢= 【解析】
【分析】
【详解】 (1)当S 打开时，电容器电压等于电源电动势E ，即：
U=E
小球静止时满足：qU mg d
= 由以上两式解得：mgd E q
=； (2) 闭合S ，电容器电压为'U ，则：
22333
E E E U R r R R r r =⨯=⨯'=++ 对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：
02
U q U mg q
--''=' 由以上各式解得：2q q '= ．
10．如图所示电路中，电源电动势12E V =，内阻2r =Ω，14R =Ω，26R =Ω，33R =Ω．
（1）若在C ．D 间连一个理想电流表，其读数是多少？
（2）若在C ．D 间连一个理想电压表，其读数是多少？
【答案】（1）1A ；（2）6V
【解析】
【分析】
【详解】
（1）若在C.D 间连一个理想电流表，则电路结构为23R R 、并联后与1R 串联，接到电源
上，根据闭合电路欧姆定律得： 总电流1
12 1.5224E I
A R R r ===++++并 所以并联部分的电压为：3U R I V 并==
所以通过电流表的电流为13313
U I A A R ===． （2）若在C.D 间连一个理想电压表，则电路结构为12R R 、串联接到电源上，电压表测量的是2R 的电压：则2212126612E U R V V R R r =
=⨯=++． 【点睛】
本题中理想电流表看作短路，理想电压表看作断路，认识电路的连接关系是解题的基础．
11．如图所示的电路中，电源电动势为6E V =，内电阻为2r =Ω，外电路电阻为10R =Ω，闭合电键S 后，求：
()1通过电阻R 的电流强度I ；
()2电阻R 两端的电压U ；
()3电阻R 上所消耗的电功率P ．
【答案】（1）0.5A （2）5V （3）2.5W
【解析】
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R 的电流强度为：60.5102
E I A A R r =
==++ （2）电阻R 两端的电压为：U=IR=0.5×10V=5V
（3）电阻R 上所消耗的电功率为：P=I 2R=0.52×10W=2.5W
12．如图所示的电路中，电源电动势E =10V ，电阻R 1=2.5Ω，R 2=3Ω，当电阻箱R x 调到3Ω时，理想电流表的示数为2 A ．求：
(1)电源的内电阻？
(2)调节电阻箱，使电流表的示数为1.6A 时，电阻R 2消耗的电功率？
【答案】(1)r = 1Ω (2)P 2=6.45W
【解析】
【分析】可先求出总电阻，应用闭合电路欧姆定律，求出总电流后，即为电流表的读数，当电流表示数为1.6A 时由闭合电路欧姆定律可求出路端电压，再减去R 1两端的电压即为R 2的电压，应用功率公式计算即可。

解：(1) 2R 和x R 并联电阻阻值为2x 2x 1.5+R R R R R =
=Ω并， 电路外电阻电阻为14R R R =+=Ω并
由闭合电路欧姆定律有()E I R r =+ 得出1E r R I
=-=Ω (2)电流表示数为1.6A ，电源内阻分压为= 1.6U Ir V 内=
电压为114U IR V ==
2R 两端电压为1=4.4U E U U V =--内
所以2R 功率22
2 4.4 6.53
U P W W R ===。