高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧分析及练习题(含答案)含解析

高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧分析及练习题(含答案)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，水平U 形光滑框架，宽度1L m =，电阻忽略不计，导体棒ab 的质量0.2m kg =，电阻0.5R =Ω，匀强磁场的磁感应强度0.2B T =，方向垂直框架向上.现用1F N =的拉力由静止开始向右拉ab 棒，当ab 棒的速度达到2/m s 时，求此时： ()1ab 棒产生的感应电动势的大小；

()2ab 棒产生的感应电流的大小和方向；

()3ab 棒所受安培力的大小和方向；

()4ab 棒的加速度的大小．

【答案】（１）0.4V （２）0.8A 从a 流向b （３）0.16N 水平向左 （４）24.2/m s

【解析】

【分析】

【详解】

试题分析：（1）根据切割产生的感应电动势公式E=BLv ，求出电动势的大小．（2）由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小，由右手定则判断电流的方向.（3）由安培力公式求出安培力的大小，由左手定则判断出安培力的方向．（4）根据牛顿第二定律求出ab 棒的加速度．

（1）根据导体棒切割磁感线的电动势0.2120.4E BLv V V ==⨯⨯=

（2）由闭合电路欧姆定律得回路电流0.40.80.5

E I A A R =

==，由右手定则可知电流方向为：从a 流向b

（3）ab 受安培力0.20.810.16F BIL N N ==⨯⨯=，由左手定则可知安培力方向为：水平向左

（4）根据牛顿第二定律有：F F ma -=安，得ab 杆的加速度2210.16/ 4.2/0.2

F F a m s m s m 安--=

== 2．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．

3．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12.5V ，电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A ；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A 。求：

（1）电动机未启动时车灯的功率。

（2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）

【答案】（1）120W ；（2）67.5W

【解析】

【分析】

【详解】

(1) 电动机未启动时

12V U E Ir =-=

120W P UI ==

（2）电动机启动瞬间车灯两端电压

'9 V U E I r =-'=

车灯的电阻

'

1.2U R I ==Ω 2

67.5W R

U P ''== 电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。

4．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 ==++ 5．如图所示，电阻R 1＝2Ω，小灯泡L 上标有“3V 1.5 W”，电源内阻r ＝1Ω，滑动变阻器的最大阻值为R 0（大小未知），当触头P 滑动到最上端a 时安培表的读数为l A ，小灯泡L 恰好正常发光，求：

(1)滑动变阻器的最大阻值R 0；

(2)当触头P 滑动到最下端b 时，求电源的总功率及输出功率．

【答案】（1）6Ω（2）12 W ；8 W

【解析】

【分析】

【详解】

（1）当触头P 滑动到最上端a 时，流过小灯泡L 的电流为：0.5L L

L P I A U =

= 流过滑动变阻器的电者呐：00.5A L I I I A =-=

故：00

6L U R I ==Ω （2）电源电动势为：1()6L A E U I R r V =++=

当触头P ，滑动到最下端b 时，滑动交阻器和小灯泡均被短路．电路中总电流为： 12E I A R r

==+ 故电源的总功率为：12P EI W ==总

输出功率为：28P EI I r W =-=出

6．如图所示，电源的电动势E =110V ，电阻R 1=21Ω，电动机绕组的电阻R 0=0.5Ω，电键S 1始终闭合．当电键S 2断开时，电阻R 1的电功率是525W ；当电键S 2闭合时，电阻R 1的电功率是336W ，求：

（1）电源的内电阻；

（2）当电键S 2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率．

【答案】（1）1Ω（2）1606W

【解析】

【分析】

【详解】

设S 2断开时R 1消耗的功率为P 1，则

2111E P R R r ⎛⎫= ⎪+⎝⎭

代入数据可以解得，

1r =Ω

设S 2闭合时R 1两端的电压为U ，消耗的功率为P 2，则