高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题含解析

高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题含解析

一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律

1．如图所示电路中，14R =Ω，26R =Ω，30C F μ=，电池的内阻2r =Ω，电动势12E V =．

（1）闭合开关S ，求稳定后通过1R 的电流．

（2）求将开关断开后流过1R 的总电荷量．

【答案】（1）1A ；（2）41.810C -⨯

【解析】

【详解】

（1）闭合开关S 电路稳定后，电容视为断路，则由图可知，1R 与2R 串联，由闭合电路的欧姆定律有：

12121A 462

E I R R r ===++++ 所以稳定后通过1R 的电流为1A ．

（2）闭合开关S 后，电容器两端的电压与2R 的相等，有

16V 6V C U =⨯=

将开关S 断开后，电容器两端的电压与电源的电动势相等，有

'12V C U E ==

流过1R 的总电荷量为

()'63010126C C C Q CU CU -=-=⨯⨯-41.810C -=⨯

2．手电筒里的两节干电池（串联）用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势E 1=1.5V ，内阻r 1=0.3Ω；一节旧电池的电动势E 2=1.2V ，内阻r 2=4.3Ω。手电筒使用的小灯泡的电阻R =4.4Ω。求：

(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；

(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r 2上的电压；

(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。

【答案】(1)2.64V ；(2)1.29V ；(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压U r 大于其电动势E 2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小

【解析】

【分析】

【详解】

(1)两节新电池串联时，电流 11A 2=

20.6E I R r =+ 灯泡两端的电压 2.64V U IR ==

(2)一新、一旧电池串联时，电流

1212

0.3A =

E E I R r r =+'++ 灯泡两端的电压 1.32V U I R '='=

旧电池的内阻r 2上的电压

2 1.29V r U I r ='=

(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压U r 大于其电动势E 2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小。

3．在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R 是可变的，电源的电动势为E ，电源的内阻为r ，其余部分的电阻均可忽略不计。

（1）闭合开关S ，写出电路中的电流I 和电阻箱的电阻R 的关系表达式；

（2）若电源的电动势E 为3V ，电源的内阻r 为1Ω，闭合开关S ，当把电阻箱R 的阻值调节为14Ω时，电路中的电流I 为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U 为多大？

【答案】(1) E I R r

=

+ (2)0.2A 2.8V 【解析】

【详解】 （1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:

E I R r

=+ （2）将E =3V ，r =1Ω，R =14Ω，代入上式得：

电流表的示数

I =

3A 141

+=0.2A 电源两端的电压

U=IR =2.8V

4．如图所示，金属导轨平面动摩擦因数µ＝0.2，与水平方向成θ＝37°角，其一端接有电动势E ＝4.5V ，内阻r ＝0.5Ω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 ＝2.5Ω，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，cos37°＝0.8，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)由闭合电路欧姆定律可得

1.5A E I R r

==+ 根据安培力公式可得导体棒所受安培力大小为

1.5N F BIL ==

(2)对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律有

cos θsin θ BIL mg f ma --=

()cos θsin θN f F mg BIL μμ==+

联立可得

2 2.6m/s a =

方向沿导轨平面向上

5．如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L ，导轨的两端 分别与电源（串有一滑动变阻器 R ）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连．整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B ．一质量为m ，电阻不计的金属棒 ab 横跨在导轨上．已知电源电动势为E ，内阻为r ，电容器的电容为C ，定值电阻的阻值为R0，不计导轨的电阻．

（1）当K 接1时，金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值 R 为多大？

（2）当 K 接 2 后，金属棒 ab 从静止开始下落，下落距离 s 时达到稳定速度，则此稳定速

度的大小为多大？下落 s 的过程中所需的时间为多少？

（3） ab 达到稳定速度后，将开关 K 突然接到3，试通过推导，说明 ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离 s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）

【答案】（1）EBL r mg -（2）44220220B L s m gR mgR B L +（3）匀加速直线运动 2222mgsCB L m cB L

+ 【解析】

【详解】

（1）金属棒ab 在磁场中恰好保持静止，由BIL=mg

E I R r

=+ 得 EBL R r mg

=- （2）由 220

B L v mg R = 得 022

mgR v B L = 由动量定理，得mgt BILt mv -= 其中0BLs q It R ==

得4422022

0B L s m gR t mgR B L += （3）K 接3后的充电电流q C U CBL v v I CBL CBLa t t t t ∆∆∆∆=

====∆∆∆∆ mg-BIL=ma 得22

mg a m CB L =+=常数 所以ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的．

v 22-v 2=2as

根据能量转化与守恒得 2221

1()22

E mgs mv mv ∆=--