【物理】高考必刷题物理闭合电路的欧姆定律题及解析

【物理】高考必刷题物理闭合电路的欧姆定律题及解析
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106P 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25B 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．
2．某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过调控电键S 和调节电阻箱2R ，可使欧姆表具有“1⨯”和“10⨯”两种倍率。

已知：电源电动势 1.5V E =，内阻0.5Ωr =；毫安表满偏电流g 5mA I =，内阻g 20ΩR =，回答以下问题：
①图的电路中：A 插孔应该接_______表笔（选填红、黑）；1R 应该选用阻值为_________Ω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S 断开时，欧姆表对应的倍率为___________（选填“1⨯”、“10⨯”）；
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g
2I 处应标的数值是________________；
④该小组选择S 闭合的档位，欧姆调零操作无误，测量电阻x R 时，毫安表指针处于图位置，由此可知被测电阻x R =_______Ω。

【答案】黑 2.2 ×10 30 45
【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10倍，根据分流特点：
1g
5mA 105mA 5mA R R =⨯- 解得：1 2.2ΩR ≈；
②[3]当电键S 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：
E I R =总
可知电流越小，能够接入的电阻越大，所以当电键S 断开时，对应10⨯档；
③[4]假设欧姆档内部电阻为R 内，根据闭合欧姆定律：
g E I R =
内 g
2+I E R R =内
则g 2I 处对应的阻值：030Ω
R R ==内；
④[5]根据闭合电路欧姆定律：
g E I R =内
g x
25+E I R R =内 解得：x 45ΩR =。

3．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 10990E I R r ==++
4．在图中R 1＝14Ω，R 2＝9Ω．当开关处于位置1时，电流表读数I 1＝0.2A ；当开关处于位置2时，电流表读数I 2＝0.3A ．求电源的电动势E 和内电阻r ．
【答案】3V ，1Ω
【解析】
【详解】
当开关处于位置1时，根据闭合电路欧姆定律得：
E =I 1（R 1+r ）
当开关处于位置2时，根据闭合电路欧姆定律得：
E =I 2（R 2+r ）
代入解得：r =1Ω，E =3V
答：电源的电动势E =3V ，内电阻r =1Ω．
5．利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻．当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时，电流表和电压表的示数分别为0.20A和2.90V．改变滑片的位置后，两表的示数分别为0.40A和2.80V．这个电源的电动势和内电阻各是多大？
【答案】E=3.00V，r=0.50Ω
【解析】
【分析】
【详解】
根据全电路欧姆定律可得：；，
联立解得：E=3.00V，r=0.50Ω
6．如图所示，电源电动势E=30 V，内阻r=1 Ω，电阻R1=4 Ω，R2=10 Ω．两正对的平行金属板长L=0.2 m，两板间的距离d=0.1 m．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=v0t
y=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，电源电动势E ＝27 V ，内阻r ＝2 Ω，固定电阻R 2＝4 Ω，R 1为光敏电阻．C 为平行板电容器，其电容C ＝3pF ，虚线到两极板距离相等，极板长L ＝0.2 m ，间距d ＝1.0×10－2 m ．P 为一圆盘，由形状相同透光率不同的二个扇形a 、b 构成，它可绕AA′轴转动．当细光束通过扇形a 、b 照射光敏电阻R 1时，R 1的阻值分别为12 Ω、3 Ω.有带电量为q ＝－1.0×10－4 C 微粒沿图中虚线以速度v 0＝10 m/s 连续射入C 的电场中．假设照在R 1上的光强发生变化时R 1阻值立即有相应的改变．重力加速度为g ＝10 m/s 2.
(1)求细光束通过a 照射到R 1上时，电容器所带的电量；
(2)细光束通过a 照射到R 1上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到R 1上时带电微粒能否从C 的电场中射出．
【答案】（1）111.810C Q -=⨯（2）带电粒子能从C 的电场中射出
【解析】
【分析】
由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束通过a 照射到R 1上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡．细光束通过b 照射到R 1上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从C 的电场中射出．
【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律，得1227 1.5A 1242
E I R R r ===++++ 又电容器板间电压22C U U IR ==，得U C =6V 设电容器的电量为Q ，则Q=CU C 解得111.810C Q -=⨯
（2）细光束通过a 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有C U mg q
d
= 解得20.610m kg -=⨯ 细光束通过b 照射时，同理可得12C U V '= 由牛顿第二定律，得C U q mg ma d
'-= 解得210m/s a = 微粒做类平抛运动，得212
y at =， 0l t v =
解得20.210m 2
d y -=⨯<
， 所以带电粒子能从C 的电场中射出． 【点睛】 本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用．
8．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：
45
210100.04V 8V 110mgd 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.
9．如图所示的电路中，当开关K 断开时，V 、A 的示数分别为2.1V 和0.5A ，闭合K 后它们的示数变为2V 和0.6A ，求电源的电动势和内电阻？（两表均为理想表）
【答案】2.6V ，1Ω
【解析】
【分析】
【详解】
解：根据欧姆定律得：11E U I r =+，22E U I r =+
代入数据得： 2.10.5E r =+，20.6E r =+
解得：E =2.6V ，r =1Ω
10．如图所示，电源电动势E =8V ，内阻r =10Ω，R 1=20Ω,R 2=30Ω,电容器两极板间距d =0.1m 。

当电键闭合时，一质量m =2×10-3kg 的带电液滴恰好静止在两极板中间。

取重力加速度g =10m/s 2，求：
（1）带电液滴所带电荷量的大小q 以及电性；
（2）断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？
【答案】（1）5×10-4C ，带正电；（2）0.1s 。

【解析】
【详解】
（1）电键闭合时，两板间电压U 1：
21124V R U E R R r
==++
液滴保持静止： 1U q mg
d
= 解得：q =5×10-4C ，带正电
（2）电键断开时，两板间电压： U 2=E =8V
液滴向上做匀加速运动，加速度a ：
2U q mg ma d
-= 2122d at = 解得：t =0.1s
11．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40cm d =，电源电动势24V E =，内电阻1r =Ω，电阻15R =Ω，闭合开关S ，待电路稳定后，一带电量2110q -=⨯C, 质量2=210kg m -⨯的小球恰好静止于两板之间．取210m /s g =，求：
（1）两板间的电压为多少
（2）此时，滑动变阻器接入电路的阻值为多少
【答案】（1）8V （2）8Ω
【解析】
【详解】
试题分析：
(1)由题意可知小球恰好静止于两板之间，一小球为对象，受到重力和电场力二力平衡，所以有
qU mg d
=
， 故： 22
210100.4V 8V 110mgd 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可得电路中的电流为
p E I R R r
=++， P U IR =，
得：
8ΩP R =。

12．一电源的电动势为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。