高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题(含答案)含解析

高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题(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．
3．一电瓶车的电源电动势E ＝48V ，内阻不计，其电动机线圈电阻R ＝3Ω，当它以v ＝4m/s 的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f ＝48N 。

除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：
(1)该电动机的输出功率；
(2)电动机消耗的总功率。

【答案】(1)192W ，(2)384W 。

【解析】
【详解】
(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：
48N F f ==
电动机的输出功率为：
484W 192W P Fv ==⨯=出；
(2)由能量守恒定律得：
2EI P I R =+出
代入数据解得：8A I =
所以电动机消耗的总功率为：
488W 384W P EI ==⨯=总。

4．如图所示的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V 和0.4A ．当S 断开时，它们的示数各改变0.1V 和0.1A ，求电源的电动势和内电阻．
【答案】E ＝2 V ，r ＝1 Ω
【解析】
试题分析：当S 闭合时，R 1、R 2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：
U 1＝E －I 1r 即E ＝1．6＋0．4r ，①
当S 断开时，只有R 1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：
U 2＝E －I 2r ，
即E ＝（1．6＋0．1）＋（0．4－0．1）r ，②
由①②得：E ＝2 V ，r ＝1 Ω．
考点：闭合电路欧姆定律
【名师点睛】求解电源的电动势和内阻，常常根据两种情况由闭合电路欧姆定律列方程组求解，所以要牢记闭合电路欧姆定律的不同表达形式．
5．如图所示，电源的电动势为10 V ，内阻为1 Ω，R 1=3 Ω，R 2=6 Ω，C =30 μF 求：
（1）闭合电键S ，稳定后通过电阻R 2的电流．
（2）再将电键S 断开，再次稳定后通过电阻R 1的电荷量．
【答案】（1）1 A （2）1.2×10﹣4C
【解析】
【详解】
（1）闭合开关S ，稳定后电容器相当于开关断开，根据全电路欧姆定律得： 12101361
E I A A R R r ===++++ （2）闭合开关S 时，电容器两端的电压即R 2两端的电压，为：U 2=IR 2=1×6V=6V 开关S 断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为E=10V ，则通过R 1的电荷量为： Q=C （E-U 2）=3×10-5×（10-6）C=1.2×10-4C
6．如图所示，电阻R1=4Ω，R2=6Ω，电源内阻r=0.6Ω，如果电路消耗的总功率为40W ，电源输出功率为37.6W ，则电源电动势和R 3的阻值分别为多大？
【答案】20V 【解析】电源内阻消耗的功率为，得： 由得： 外电路总电阻为，由闭合电路欧姆定律 得：。

点睛：对于电源的功率要区分三种功率及其关系：电源的总功率，输出功率，内电路消耗的功率，三者关系是。

7．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：
2
U
q mg ma
d
-=
2
1
22
d
at
=
解得：t=0.1s
8．如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表，当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．求：电源的电动势E和内阻r．
【答案】6V；1Ω
【解析】
【分析】
【详解】
根据闭合电路欧姆定律，得当电阻箱读数为12
R=Ω时1
1
1
U
E U r
R
=+①
当电阻箱读数为25
R=Ω时，2
2
2
U
E U r
R
=+②
联立上两式得2112
1221
()
1
U U R R
r
U R U R
-
==Ω
-
代入①式得6V
E=．
9．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。

当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和 1.0 V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。

求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。

【答案】22.0 W 2 Ω
【解析】
【详解】
当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值
1
1
1.0
2
0.5
U
r
I
==Ω=Ω
当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和15.0 V，
则电动机的总功率
22
15.0 2.0 W30.0 W
P U I⨯
总
＝＝＝
线圈电阻的热功率
2
2.0 2 W8.0 W
P Ir⨯
热
＝＝＝
所以电动机的输出功率
30.0 W8.0 W22.0 W
P P P
输出
总热
＝－＝－＝
10．如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物的重量为500 N，电源电动势为110 V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5 A，求：
(1)提升重物消耗的功率；
(2)电动机线圈的电阻．
【答案】(1)450 W (2)4 Ω
【解析】（1）重物被提升的功率
（2）此时电路中的电流为5A．则电源的总功率
所以线圈电阻消耗的功率为
由欧姆定律可得：
11．如图所示，导轨间的距离L=0.5m，B=2T，ab棒的质量m=1kg，物块重G=3N，ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2，电源的电动势E=10V，r=0.1Ω，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？（g取10m/s2）
【答案】1.9Ω≤R≤9.9Ω时棒处于静止状态
【解析】
【分析】
【详解】
依据物体平衡条件可得，
恰不右滑时有：G ﹣μmg ﹣BLI 1=0…①
恰不左滑时有：G+μmg ﹣BLI 2=0…②
依据闭合电路欧姆定律可得：E=I 1（R 1+r ）…③
E=I 2（R 2+r ）…④
联立①③得：R 1=
﹣r=9.9Ω． 联立②④得：R 2=﹣r=1.9Ω．
所以R 的取值范围为：1.9Ω≤R≤9.9Ω．
答案：1.9Ω≤R≤9.9Ω时棒处于静止状态
【点睛】
此题是通电导体在磁场中平衡问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，挖掘临界条件进行求解．
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 6.53U P W W R ===。