高考物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题及解析

高考物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题及解析
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，电源电动势为1.5V ，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压．
【答案】1A ； 1.38V
【解析】
【分析】
【详解】
闭合开关S后，由闭合电路欧姆定律得：
电路中的电流I为：I==A=1A
路端电压为：U=IR=1×1.38=1.38（V）
3．爱护环境，人人有责；改善环境，从我做起；文明乘车，低碳出行。

随着冬季气候的变化，12月6号起，阳泉开始实行机动车单双号限行。

我市的公交和出租车，已基本实现全电动覆盖。

既节约了能源，又保护了环境。

电机驱动的原理，可以定性简化成如图所示的
B=T的垂直于平面向里的磁场，电阻为1Ω的导体棒ab垂直放电路。

在水平地面上有5
在宽度为0.2m的导体框上。

电源E是用很多工作电压为4V的18650锂电池串联而成的，不计电源内阻及导体框电阻。

接通电源后ab恰可做匀速直线运动，若ab需要克服400N 的阻力做匀速运动，问：
（1）按如图所示电路，ab会向左还是向右匀速运动？
（2）电源E相当于要用多少节锂电池串联？
【答案】（1）向右；（2）100节
【解析】
【分析】
【详解】
(1)电流方向由a到b，由左手定则可知导体棒ab受到向右的安培力，所以其向右匀速运动。

(2)ab做匀速运动，安培力与阻力相等，即
=
400N
BIL F=
阻
解得
400
I=A
则
400V U IR ==
电源E 相当于要用锂电池串联节数 4001004
U n E =
==节 4．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．
5．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．
6．如图所示的电路中，电源电动势E d ＝6V ，内阻r ＝1Ω，一定值电阻R 0＝9.0Ω，变阻箱阻值在0﹣99.99Ω范围。

一平行板电容器水平放置，电容器极板长L ＝100cm ，板间距离d ＝40cm ，重力加速度g ＝10m/s 2，此时，将变阻箱阻值调到R 1＝2.0Ω，一带电小球以v 0＝10m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。

求： （1）变阻箱阻值R 1＝2.0Ω时，R 0的电功率是多少？
（2）变阻箱阻值R 1＝2.0Ω时，若电容器的电容C ＝2μF ，则此时电容器极板上带电量多大？
（3）保持带电小球以v 0＝10m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？
【答案】（1）2.25W （2）2×10﹣6C （3）50Ω
【解析】
【详解】
（1）当R 1＝2.0Ω时，闭合回路电流I 为：
01
d E I R r R =++
代入数据解得：I ＝0.5A
所以P R0＝I 2R 0＝0.52×9＝2.25W ；
(2)当R 1＝2.0Ω时，U R1＝IR 1＝1V
由Q ＝CU ＝2×10﹣6C ；
(3) 当R 1＝2.0Ω时，则：Mg ＝qE
1R U E d
= 电路中分压关系，则有： 1110R d R U E R R r
=++ 调节变阻箱阻值到'1R ，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则：
qE 2﹣Mg ＝Ma 且''
11'10
R d R U E R r R =++ '12R U E d
= 又2122
d at = 水平向：L ＝v o t 由以上各工，代入数值得'1R ＝50Ω。

7．光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020年合肥将建成世界一流光伏制造基地，打造成为中国光伏应用第一城。

某太阳能电池板，测得它不接负载时的电压为900mV ，短路电流为45mA ，若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连接成闭合电路，则，
(1)该太阳能电池板的内阻是多大？
(2)电阻器两端的电压是多大？
(3)通电10分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量是多大？
【答案】(1) 20Ω (2) 0.45V (3) 6.075J
【解析】
【详解】
(1)根据欧姆定律有：
s
E r I =
， 解得： 20Ωr =；
(2)闭合电路欧姆定律有：
E I R r
=
+，U IR =， 解得： 0.45V U =；
(3)由焦耳定律有：
2Q I RT =，
解得：
6.075J Q =。

答：(1)该太阳能电池板的内阻20Ωr =； (2)电阻器两端的电压0.45V U =；
(3)通电10分钟，太阳能电池板输送给电阻器的能量 6.075J Q =。

8．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
-=
2122
d at = 解得：t =0.1s
9．如图所示，电源电动势E ＝15V ，内阻r ＝0.5Ω，电阻R 1＝3Ω，R 2＝R 3＝R 4＝8Ω，一电荷量q ＝＋3×10－5C 的小球，用长l ＝0.1m 的绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中的O 点。

电键S 合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角θ＝37°，已知两板间距d ＝0.1m ，取重力加速度g ＝10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

求：
(1)两板间的电场强度的大小；
(2)带电小球的质量;
(3)现剪断细线，并在此瞬间使小球获得水平向左的初速度，则小球刚好运动到左极板，求小球到达左极板的位置与O 点的距离L 。

【答案】（1）140V/m （2）4
5.610m kg -=⨯（3）0.16m
【解析】
【详解】
(1)电阻连接后的总外电阻为： 23123
7ΩR R R R R R =+
=+ 干路上的电流： 2A E I R r
=
=+ 平行板电容器两板间电压： 14V U IR ==
电场强度：
140V/m U E d
=
= (2)由小球的受力情况知： tan θEq mg =
解得：
45.610kg m -=⨯
(3)剪断细线后，在水平方向上做匀减速直线运动
21sin
θ2
l at = Eq a m
=
竖直方向做自由落体运动： 212
h gt =
解得： 0.08m h =
小球与左板相碰的位置为：
cos θ0.16m L h l =+=
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112 1.5224
E 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．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12312 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：22224637.57.50.5
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．
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 ===。