2020年高考物理双基突破(二)专题11闭合电路的欧姆定律精练

专题11 闭合电路的欧姆定律
1．关于闭合电路，下列说法正确的是 A ．电源短路时，放电电流为无限大 B ．电源短路时，内电压等于电源电动势 C ．用电器增加时，路端电压一定增大
D ．把电压表直接和电源连接时，电压表的示数等于电源电动势 【答案】B
【解析】电源短路时，R ＝0，放电电流I ＝E
r ，U 内＝E ，A 错误，B 正确；当并联用电器增加时，并联电阻变小，电路中的电流变大，内电压变大，路端电压变小，C 错误；当电压表直接和电源连接时，电压表不视为理想电表时，电路中有微小电流，内电路有一定的电势降落，D 错误。

5．如图所示，用两节干电池点亮几个小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法正确的是
A ．灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗
B ．各灯两端电压在灯多时较低
C ．通过电池的电流在灯多时较大
D ．电池输出功率灯多时较大 【答案】D
6．（多选）学生为“神州七号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化如图，拴在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值，当加速度方向竖直向上时电压表示数为正。

这个装置在“神州七号”载人飞船发射、运行和回收过程中，下列说法中正确的是
A．飞船在竖直减速上升的过程中，处于失重状态，电压表的示数为负
B．飞船在竖直减速返回地面的过程中，处于超重状态，电压表的示数为正
C．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零
D．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为负
【答案】AD
【解析】飞船在竖直减速上升的过程中，加速度方向竖直向下，由牛顿第二定律得知，飞船处于失重状态。

此时电压表的示数为负，故A正确；飞船在竖直减速返回地面的过程中，加速度方向竖直向上，由牛顿第二定律得知，处于超重状态，电压表的示数为正，故B正确；飞船在圆轨道上运行时，加速度方向竖直向下，电压表的示数为负，故C错误，D正确。

7．（多选）如图所示电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，R3＝3 Ω。

若在C、D间连接一个电表或用电器，则有
A．若在C、D间连一个理想电压表，其读数是6 V
B．若在C、D间连一个理想电压表，其读数是8 V
C．若在C、D间连一个理想电流表，其读数是2 A
D．若在C、D间连一个“6 V，3 W”的小灯泡，则小灯泡的实际功率是1.33 W
【答案】AD
8．（多选）如图所示，M 、N 是两块水平放置的平行金属板，R 0为定值电阻，R 1和R 2为可变电阻，开关S 闭合。

质量为m 的带正电荷的微粒从P 点以水平速度v 0射入金属板间，沿曲线打在N 板上的O 点。

若经下列调整后，微粒仍从P 点以水平速度v 0射入，则关于微粒打在N 板上的位置说法正确的是
A ．保持开关S 闭合，增大R 1，粒子打在O 点左侧
B ．保持开关S 闭合，增大R 2，粒子打在O 点左侧
C ．断开开关S ，M 极板稍微上移，粒子打在O 点右侧
D ．断开开关S ，N 极板稍微下移，粒子打在O 点右侧 【答案】AD
【解析】保持开关S 闭合，由串并联电压关系可知，R 0两端的电压为U ＝E R 0＋R 1
·R 0，增大R 1，U 将
减小，电容器两端的电压减小，故粒子受重力和电场力mg －qE ＝ma ，平行板两极板电压减小，产生的加速度增大，则d 2＝1
2at 2，水平位移为x ＝v 0t ＝v 0
d
a ，水平位移将减小，故粒子打在O 点左侧，故A 正确；
保持开关S 闭合，增大R 2，不会影响电阻R 0两端的电压，故粒子打在O 点，故B 错误；断开开关，平行板带电量不变，平行板间的电场强度为E ＝U d ，结合C ＝Q
U 及C ＝εr S 4πkd 可得E ＝4πkQ S εr ，电场强度不变，故加
速度不变，M 极板稍微上移，不会影响离子的运动，故还打在O 点，故C 错误；如N 板稍微下移，则粒子将打在O 点右侧，D 正确。

9．在图所示电路中E 为电源，其电动势E ＝9.0V ，内阻可忽略不计；AB 为滑动变阻器，其电阻R ＝30 Ω；L 为一小灯泡，其额定电压U ＝6.0V ，额定功率P ＝1.8 W ；S 为开关，开始时滑动变阻器的触头位于B 端，现在接通开关S ，然后将触头缓慢地向A 端滑动。

当到达某一位置C 处时，小灯泡刚好正常发光，则CB 之间的电阻应为
A ．10 Ω
B ．20 Ω
C ．15 Ω
D ．5 Ω
【答案】B
R AC ＝U AC I AC
＝E －U L I AC
＝9.0－6.0
0.3Ω＝10 Ω，
R CB ＝R －R AC ＝（30－10）Ω＝20 Ω。

所以B 选项正确。

10．如图所示，一电荷量q ＝3×10－
4C 带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板
中的O 点。

S 合上后，小球静止时，细线与竖直方向的夹角α＝37°。

已知两板相距d ＝0.1m ，电源电动势E ＝12V ，内阻r ＝2Ω，电阻R 1＝4Ω，R 2＝R 3＝R 4＝12Ω。

g 取10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

求：
（1）电源的输出功率； （2）两板间的电场强度的大小； （3）小球的质量。

【答案】（1）10W （2）100N/C （3）4×10－
3kg
（2）电容器两板间的电压U C ＝I （R 1＋R 23）
电容器两板间的电场强度E 1＝U C d ＝I R 1＋R 23d
＝100N/C （3）小球处于静止状态，所受电场力为F ，由平衡条件得：F ＝mg tan α， 又有F ＝qE 1 所以m ＝qE 1g tan α
解得m ＝4×10－
3kg 。

11．某款节能环保汽车启动时的工作电路如图所示，查得电源的电动势E ＝12 V ，电源的内阻r 及保护电阻R 阻值未知，当在第一次S 1闭合、S 2断开的情况下，电流表的示数为1 A ；在第二次S 1、S 2均闭合的情况下，电流表的示数为3 A 。

测得第二次车灯的功率减少了75%，若电动机内阻R M ＝1 Ω，电流表的内阻不计且假定车灯灯丝电阻不变，求S 1、S 2均闭合时电动机的机械功率。

【答案】5.75 W
【解析】设R 0＝R ＋r ，S 1闭合、S 2断开时，R 0上电压U r ＝I 1R 0 车灯两端的电压U L ＝E －U r 车灯的功率为P ＝U L I 1
S 1、S 2均闭合时，R 0上电压U ′
r ＝I 2R 0 车灯两端的电压U ′
L ＝E －U ′
r
车灯的电阻不变，由题知功率应为原来的14，即电压为原来12，即U ′
L ＝0.5U L 解得R 0＝2.4 Ω，U L ＝9.6 V ，U ′
L ＝4.8 V 。

又I 1＝E R 0＋R L 即1＝12
2.4＋R L
得R L ＝9.6 Ω
S 1、S 2均闭合时，灯L 的电流为I ′
L ＝U ′
L R L
＝4.8
9.6 A ＝0.5 A
则流过电动机的电流为I M ＝I 2－I ′
L ＝（3－0.5） A ＝2.5 A
电动机的机械功率为P 机＝U ′
L I M －I 2M R M ＝（4.8×2.5－2.52
×1） W ＝5.75 W 。

12．如图所示，电源电动势为3 V ，内阻为0.5 Ω；电路中的电阻R 1＝R 2＝2 Ω，R 4＝R 5＝4 Ω，R 3＝3 Ω，电流表、电压表均为理想电表。

求：
（1）闭合开关S 后，电压表和电流表的示数； （2）R 1、R 4两端的电压和通过R 1、R 4的电流。

【答案】（1）2.25 V 0.75 A （2）R 1两端的电压为0.75 V ；R 4两端的电压是1.5 V 通过R 1与R 4的电流均为0.375 A
由闭合电路的欧姆定律得I ＝
E
R ＋r
， 总电流为I ＝3
1.5＋0.5
A ＝1.5 A
路端电压U R ＝R R ＋r E ＝1.5
2×3 V ＝2.25 V ，所以电压表的示数为2.25 V
根据欧姆定律I ＝U R 得通过R 3的电流为I 3＝U R 3
＝2.25
3 A ＝0.75 A
所以通过电流表的电流为1.5 A －0.75 A ＝0.75 A.
（2）由分压原理得，R 1两端的电压为U R 1＝1
1＋2×2.25 V ＝0.75 V
所以R 4两端的电压是2.25 V －0.75 V ＝1.5 V
又因通过电流表的电流为0.75 A ，所以通过R 1与R 4的电流均为0.75
2 A ＝0.375 A.
13．如图所示的电路中，电源的电动势E ＝6 V ，内阻r ＝1 Ω，电阻R 1＝3 Ω，R 2＝6 Ω，电容器的电容C ＝3.6 μF ，二极管D 具有单向导电性，开始时，开关S 1闭合，S 2断开。

（1）合上S 2，待电路稳定以后，求电容器上电荷量变化了多少？
（2）合上S 2，待电路稳定以后再断开S 1，求断开S 1后流过R 1的电荷量是多少？ 【答案】（1）减少了1.8×10－
6 C （2）9.6×10－
6 C
（2）设合上S2后，电容器上的电荷量为Q，则Q＝CU2＝1.44×10－5 C
再断开S1后，通过R1和R2的电流与阻值成反比，故流过电阻的电荷量与阻值成反比。

故流过电阻R1的电荷量为Q1＝
R2
R1＋R2Q＝9.6×10
－6 C。

14．在如图所示的电路中，电源的电动势E＝28 V，内阻r＝2 Ω，电阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0 pF，虚线到两极板的距离相等，极板长L＝0.20 m，两极板的间距d＝1.0×10－2 m。

（1）若开关S处于断开状态，则将其闭合后，流过R4的电荷量为多少？
（2）若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间，能否从极板间射出？（要求写出计算和分析过程，g取10 m/s2）
【答案】（1）6.0×10－12 C（2）不能原因见解析
（2）设带电微粒的质量为m ，带电荷量为q ，当开关S 断开时有qU 3
d ＝mg 当开关S 闭合后，设带电微粒的加速度为a ，则mg －qU ′3
d ＝ma 假设带电微粒能从极板间射出，则水平方向t ＝L
v 0
竖直方向y ＝1
2at 2
由以上各式得y ＝6.25×10－
3 m>d 2 故带电微粒不能从极板间射出。

15．如图中，电流表的读数I ＝0.75 A ，电压表读数为U ＝2 V 。

某一电阻烧断后，电流表的读数变为I ′＝0.8 A ，电压表的读数U ′＝3.2 V 。

已知R 3＝4 Ω，试判断发生故障的电阻值是多少，电源电动势为多少？
【答案】8 Ω 4 V
所以R 2＝U ′I ′＝3.2
0.8
＝4 Ω ①
根据闭合电路欧姆定律E ＝U ′＋I ′r ＝3.2＋0.8r ② 未断路时 U 3＝IR 2－U ＝0.75×4 V －2 V ＝1 V ③ R 1R 3＝U 1U 3 R 1＝U 1U 3R 3＝21×4 Ω＝8 Ω ④ 再根据闭合电路欧姆定律E ＝IR 2＋⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛
+
33R U I r ， E ＝0.75×4＋⎪⎭⎫ ⎝
⎛
+4175.0r ⑤
解②、⑤两式得E ＝4 V 。