高中物理闭合电路的欧姆定律的基本方法技巧及练习题及练习题(含答案)

高中物理闭合电路的欧姆定律的基本方法技巧及练习题及练习题(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1
06P 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2
5B 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．如图所示，电源的电动势110V E =，电阻121R =Ω，电动机绕组的电阻0.5R =Ω，开关1S 始终闭合．当开关2S 断开时，电阻1R 的电功率是525W ；当开关2S 闭合时，电阻
1R 的电功率是336W ，求：
（1）电源的内电阻r ；
（2）开关2S 闭合时电动机的效率。

【答案】（1）1Ω；（2）86.9%。

【解析】 【详解】
（1）S 2断开时R 1消耗的功率为1525P =W ，则
2
1
11E P R R r ⎛⎫
= ⎪+⎝⎭
代入数据得r =1Ω
（2）S 2闭合时R 1两端的电压为U ，消耗的功率为2336P =W ，则
2
21
U P R =
解得U =84V
由闭合电路欧姆定律得
E U Ir =+
代入数据得I =26A
设流过R 1的电流为I 1，流过电动机的电流为I 2，则
11
4U
I R =
=A 又
12I I I +=
解得I 2=22A
则电动机的输入功率为
M 2P UI =
代入数据解得M 1848P =W 电动机内阻消耗的功率为
2
R 2P I R =
代入数据解得R 242P =W 则电动机的输出功率
M R P P P '=-=1606W
所以开关2S 闭合时电动机的效率
M
100%86.9%P P η'
=
⨯=
3．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．
4．如图所示，电路中电阻R 10=Ω，电源的内电阻2r =Ω，灯泡L 上标有“3V 0.25A”的字样，闭合开关S ，灯泡正常发光．求：
（1）灯泡的功率； （2）电源的电动势； （3）电源的总功率；
【答案】(1) 0.75W (2) 6V (3) 1.5W 【解析】 【详解】
（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为 U=3V ，电流为 I=0.25A 所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W （2）由闭合电路欧姆定律得：
电源的电动势 E=U+I （R+r ）=3+0.25×（10+2）=6V （3）电源的总功率：P=IE=0.25×6W=0.5W.
5．在如图所示电路中，电源电动势为12V ，电源内阻为1.0Ω，电路中电阻0R 为1.5Ω，小型直流电动机M 的内阻为0.5Ω．闭合开关S 后，电动机转动，电流表的示数为2.0A ．求：
（1）电动机两端的电压； （2）电源输出的电功率． 【答案】（1）7.0V （2）20W 【解析】
试题分析：（1）电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻0R 电压之和，（2）电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率. （1）电路中电流表的示数为2.0A ，所以电动机的电压为
()012212 1.57R U E U U V V =--=-⨯-⨯=内
（2）电源的输出的功率为：(
)
2
2
1222120P EI I r W W =-=⨯-⨯=总
6．如图所示，在A 、B 两点间接一电动势为4V ，内电阻为1Ω的直流电源，电阻
1R 、2R 、3R 的阻值均为4Ω，电容器的电容为30F μ，电流表内阻不计，当电键S 闭合
时，求：
（1）电流表的读数． （2）电容器所带的电量．
（3）断开电键S 后，通过2R 的电量．
【答案】（1）0.8A ；（2）59.610C -⨯；（3）54.810C -⨯ 【解析】
试题分析：当电键S 闭合时，电阻1R 、2R 被短路．根据欧姆定律求出流过3R 的电流，即电流表的读数．电容器的电压等于3R 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量．断开电键S 后，电容器通过1R 、2R 放电，1R 、2R 相当并联后与3R 串联．再求解通过2R 的电
量．
（1）当电键S 闭合时，电阻1R 、2R 被短路．根据欧姆定律得： 电流表的读数34
0.8
41
E I A A R r =
==++ （2）电容器所带的电量65
3330100.849.610Q CU CIR C C --===⨯⨯⨯=⨯
（3）断开电键S 后，电容器相当于电源，外电路是1R 、2R 相当并联后与3R 串联．由于各个电阻都相等，则通过2R 的电量为51
4.8102
Q Q C -=
=⨯'
7．如图所示，电路由一个电动势为E 、内电阻为r 的电源和一个滑动变阻器R 组成。

请推导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式。

【答案】2
4E r
【解析】 【分析】 【详解】
由闭合电路欧姆定律
E
I R r
=
+ 电源的输出功率
2P I R =
得
22()
E R P R r =+ 有
22()4E R P R r Rr
=-+
当R=r 时，P 有最大值，最大值为
2
4m E P r
=.
8．如图所示，合上电键S 1。

当电键S 2闭合时，电流表的示数为0.75A ；当电键S 2断开时，电流表的示数为0.5A ，R 1=R 2=2Ω。

求电源电动势E 和内电阻r 。

【答案】E =1.5V r =1Ω。

【解析】 【详解】
当电键S 2闭合时，电流表的示数为0.75A ，有：
1
11
()2
R E I R r I r =+=+并（）
当电键S 2断开时，电流表的示数为0.5A ，有：
E =I 2（R 1+r ）
代入数据解得
E =1.5V r =1Ω。

9．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：
12
E
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
10．如图所示的电路中，电源电动势11E V =，内阻1r =Ω；电阻14R =Ω，电阻
26R =Ω，电容器30C F μ=，电池内阻1r =Ω．
()1闭合S ，求稳定后通过电路的总电流； ()2闭合S ，求稳定后电容器所带的电荷量； ()3然后将开关S 断开，求这以后流过1R 的总电量．
【答案】()1 1A ；()4
21
?.810C -⨯；()4
31?.510-⨯C . 【解析】 【分析】 【详解】
()1电容器相当于断路，根据闭合电路欧姆定律，有1211
1461
E I A A R R r ===++++；
()2电阻2R 的电压为：22166U IR A V ==⨯Ω=，
故电容器带电量为：64
2230106 1.810Q CU F V C --==⨯⨯=⨯；
()3断开S 后，电容器两端的电压等于电源的电动势，电量为：
642'301011 3.310Q CE F V C --==⨯⨯=⨯
故流过1R 的电荷量为：44422' 3.310 1.810 1.510Q Q Q C C C ---=-=⨯-⨯=⨯V ．
11．一电源的电动势为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 +＝63
63
⨯+＝2.0Ω；
根据闭合电路欧姆定律有：
6
==2.0A 21
E I R r =
++并
12．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
1
2=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。