高考物理部分电路欧姆定律真题汇编(含答案)及解析

高考物理部分电路欧姆定律真题汇编(含答案)及解析
一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律
1．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长L＝60 cm，两板间的距离
d＝30 cm，电源电动势E＝36 V，内阻r＝1 Ω，电阻R0＝9 Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球(可视为质点)从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝6 m/s 水平向右射入两板间，小球恰好从A板右边缘射出．已知小球带电荷量q＝2×10－2 C，质量m＝2×10－2 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)带电小球在平行金属板间运动的加速度大小；
(2)滑动变阻器接入电路的阻值．
【答案】（1）60m/s2；（2）14Ω．
【解析】
【详解】
（1）小球进入电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速运动，则有：水平方向：L=v0t
竖直方向：d=at2
由上两式得：
（2）根据牛顿第二定律，有：qE-mg=ma
电压：U=Ed
解得：U=21V
设滑动变阻器接入电路的电阻值为R，根据串并联电路的特点有：
解得：R=14Ω.
【点睛】
本题是带电粒子在电场中类平抛运动和电路问题的综合，容易出错的是受习惯思维的影响，求加速度时将重力遗忘，要注意分析受力情况，根据合力求加速度．
2．在如图甲所示电路中，已知电源的电动势E＝6 V、内阻r＝1 Ω，A、B两个定值电阻的阻值分别为R A＝2 Ω和R B＝1 Ω，小灯泡的U－I图线如图乙所示，求小灯泡的实际电功率和电源的总功率分别为多少？
【答案】0.75 W(0.70 W～0.80 W均算正确)；10.5 W(10.1 W～10.9 W均算正确)
【解析】
【详解】
设小灯泡两端电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律有
E＝U＋（I+） (R A＋r)
代入数据有U＝1.5－0.75I
作电压与电流的关系图线，如图所示：
交点所对应的电压U＝0.75 V(0.73 V～0.77 V均算正确)
电流I＝1 A(0.96 A～1.04 A均算正确)
则灯泡的实际功率P＝UI＝0.75 W(0.70 W～0.80 W均算正确)
电源的总功率P总＝E（I+）＝10.5 W(10.1 W～10.9 W均算正确)
3．如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够发光．某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为L的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O 的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根导电辐条
OP、OQ、OR，辐条互成120°角．在圆环内，圆心角为120°的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯(可看成二极管，发光时电阻为r)．圆环及其它电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时．
（1）顺磁感线方向看，圆盘绕O 1O 2轴沿什么方向旋转，才能使LED 灯发光？在不改变玩具结构的情况下，如何使LED 灯发光时更亮？
（2）在辐条OP 转过60°的过程中，求通过LED 灯的电流； （3）求圆环每旋转一周，LED 灯消耗的电能．
【答案】（1）逆时针；增大角速度（2）28BL r ω（3）2432B L r
ωπ
【解析】
试题分析：（1）圆环转动过程，始终有一条导电辐条在切割磁感线，产生感应电动势，并通过M.N 和二极管构成闭合回路．由于二极管的单向导电性，只有转轴为正极，即产生指向圆心的感应电流时二极管才发光，根据右手定则判断，圆盘逆时针旋转． 要使得LED 灯发光时更亮，就要使感应电动势变大，即增大转速增大角速度ω． （2）导电辐条切割磁感线产生感应电动势212
E BL ω=
此时O 点相当于电源正极，P 点为电源负极，电源内阻为r 电源外部为二个导体辐条和二极管并联，即外阻为
3
r ． 通过闭合回路的电流
343
E E I r r r =
=
+
带入即得2
213
3248BL BL I r r
ωω⨯==
流过二极管电流为238I BL r
ω
=
（3）转动过程始终有一个导电辐条在切割磁感线，所以经过二极管的电流不变 转过一周所用时间2T π
ω
=
所以二极管消耗的电能242
2'()332I B L Q I rT rT r
ωπ
===
考点：电磁感应 串并联电路
4．两根材料相同的均匀直导线a 和b 串联在电路上，a 长为，b 长为。

（1）若沿长度方向的电势随位置的变化规律如图所示，求：
①a、b两导线内电场强度大小之比；
②a、b两导线横截面积之比。

（2）以下对直导线内部做进一步分析：设导线单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。

现将导线中电流I与导线横截面积S的比值定义为电流密度，其大小用j表示。

①请建立微观模型，利用电流的定义推导：；
②从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动。

设导体的电阻率为ρ，导体内场强为E，试猜想j与E的关系并推导出j、ρ、E三者间满足的关系式。

（解题过程中需要用到的物理量要在解题时作必要的说明）
【答案】（1）①②（2）①见解析②见解析
【解析】（1）①根据，由图像知：，代入可得，同理
根据，由已知
代入可得：
②因为两导线串联，所以电流，由欧姆定律，电阻定律
将，长度分别为和
代入可得：
（2）①在直导线内任选一个横截面S，在时间内以S为底，为高的柱体内的自由电
子都将从此截面通过，由电流及电流密度的定义知：，其中
代入可得：
②（猜想：j与E成正比）设横截面积为S，长为l的导线两端电压为U，则
电流密度的定义为，将代入，得
导线的电阻
联立可得j 、ρ、E 三者间满足的关系式为：
5．在如图所示的电路中，电源的电动势E=6．0V ，内电阻r=1．0Ω，外电路的电阻R=11．0Ω．闭合开关S ．求：
（1）通过电阻R 的电流Ⅰ； （2）在内电阻r 上损耗的电功率P ； （3）电源的总功率P 总．
【答案】（1）通过电阻R 的电流为0．5A ；
（2）在内电阻r 上损耗的电功率P 为0．25W ；（3）电源的总功率P 总为3W ． 【解析】
试题分析：（1）根据闭合电路欧姆定律，通过电阻R 的电流为：，
（2）r 上损耗的电功率为：P=I 2
r=0．5×0．5×1=0．25W ，
（3）电源的总功率为：P 总=IE =6×0．5=3 W ． 考点：闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．
6．如图所示，足够长的U 形光滑导体框固定在水平面上，宽度为L ，一端连接的电阻为R 。

导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，电阻为r 的导体棒MN 放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好，其余电阻均可忽略不，在水平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为v 。

(1)请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生的感应电动势的大小E=BLv ； (2)求回路中感应电流I 和导体棒两端的电压U ；
(3)若改用某变力使导体棒在滑轨上做简谐运动，其速度满足公式v'=cos50m v t π，求在一段较长时间t 内，回路产生的电能大小E 电。

【答案】(1)推导过程见解析；(2)I r BLv R =+，
R
BLv R r
+；(3)222
2()m B L v E t R r =+电 【解析】 【分析】
(1)根据法拉第电磁感应定律
E N
t
∆Φ
=∆ 其中
=B S BLv t ∆Φ∆=∆，N =1
则
=BLv t E N
BLv t t
φ∆∆==∆∆ (2)根据闭合电路欧姆定律
E
I R r
=
+ 可得回路中的电流
I r BLv
R =
+ 导体棒两端的电压为
R
U IR BLv R r
==
+ (3)该电路中产生了交流电
cos50πm e BLv t =
其电动势有效值为
2
2
m E BLv =
时间t 内消耗的电能为
2
E E t R r
=+电
解得
222
2()
m
B L v E t R r =+电
7．如图所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O 、A 两接线柱时，量程为3V ；当使用O 、B 两接线柱时，量程为15V ．已知电流计的内电阻R g =500Ω，满偏电流I g =100 μA ．求分压电阻R 1和R 2的阻值．
【答案】45
2.9510,1.210⨯Ω⨯Ω
【分析】 【详解】
本题的关键是明确电压表是电流表与分压电阻串联而改装成的，当电压表达到量程时通过电流表的电流应为满偏电流，然后根据串并联规律求出分压电阻的大小即可． 解：串联分压电路的特点就是电流相同，在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流． 根据串并联规律，接O 、A 时：I g =
，解得
==2.95
，
接O 、B 时：I g =，解得
===1.2
，
8．电源电动势E =6.0V ，内阻r =1.0Ω，电阻R 2=2.0Ω，当开关S 断开时，电流表的示数为1.0A ，电压表的示数为2.0V ，电表均为理想电表，试求： （1）电阻R 1和R 3的阻值；
（2）当S 闭合后，求电压表的示数和R 2上消耗的电功率。

【答案】（1）2.0Ω，3.0Ω；（2）1.2V ，0.72W 【解析】 【分析】 【详解】 （1）S 断开时，
113U I R =
得：
131 2.0V 2.0Ω1.0A
U R I =
==， 又由
113E
I R
R r
=
++
求得
1 3.0ΩR =；
（2）S 闭合时，R 2、R 3并联，并联阻值为：
23
2323
1.0ΩR R R R R =
=+，
回路总电流：
2123 1.2A E
I R R r
=
=++，
电压表示数为
2223 1.2V U I R ==，
R 2上消耗的功率
22
22
0.72W U P R ==。

9．如图所示，A 、B 间电压3V U =，15R =Ω，2310R R ==Ω，44R =Ω．求： （1）电路中A 、B 间总电阻． （2）通过4R 的电流4I ． （3）3R 两端的电压．
【答案】（1）10Ω （2）0.3A （3）1.8V 【解析】 【详解】
（1）图中，电阻1R 与2R 串联后的总电阻与3R 并联，并联后的总电阻与4R 串联，故电路中A 、B 间总电阻：
()()1234
123
5101041051010
R R R R R
R R R ++⨯=+=+=++++Ω
（2）通过4R 的电流强度为干路电流，根据欧姆定律，有：
43
0.310
U I I R ==
==A
（3）3R 两端的电压：
14430.34 1.8U U I R =-=-⨯=V
10．如图所示的电路中，已知AB 间的电压24V AB U =，电阻110R =Ω，220R =Ω，
330R =Ω，X 、Y 表示两个理想表，求下列情况下两电表的读数：
（1）X 、Y 分别表示两个电压表； （2）X 、Y 分别表示两个电流表； （3）X 表示电流表，Y 表示电压表．
【答案】（1）120V U =，212V U = （2）1 3.6A I =，22A I = （3） 2.4A I =，
24V U = 【解析】 【详解】
（1）X 、Y 分别表示两个电压表V 1、V 2，三个电阻是串联关系； 电流为
123
0.4A U
I R R R =
=++
电压表V 1读数为
()12320V U I R R =+=
电压表V 2读数为
()11212V U I R R =+=
（2）X 、Y 分别表示两个电流表A 1、A 2，三个电阻是并联关系； 通过电阻R 1的电流为
11
2.4A U
I R =
= 通过电阻R 2的电流为
22
1.2A U
I R =
= 通过电阻R 3的电流为
33
0.8A U
I R =
= 电流表A 1的电流为：
113 3.2A A I I I =+=
电流表A 2的电流为
2232A A I I I =+=
（3）X 表示电流表A ，Y 表示电压表V ，电阻R 2和R 3被短路，电流表读数为
1
2.4A
U
I R =
= 电压表V 读数为24V ；
11．AB 两地间铺有通讯电缆，长为L ，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆，在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻，检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：
(1)令B 端的双线断开，在A 处测出双线两端间的电阻R A ； (2)令A 端的双线断开，在B 处测出双线两端的电阻R B ；
(3)在A 端的双线间加一已知电压U A ，在B 端用内阻很大的电压表测出两线间的电压U B .试由以上测量结果确定损坏处的位置． 【答案】()
()2A B A A B A A B
R L U U x R R U R U -=--
【解析】 【详解】
设双线电缆每单位长度的电阻为r ，漏电处电阻为R ，漏电处距A 端为x ，则由电阻定律应有：R A =2rx +R ，R B =2r (L –x )+R
由欧姆定律，可知
2B A
U R
R rx U =+， 解得：()
()2A B A A B A A B
R L U U x R R U R U -=
--
12．在图（a ）中，电源100V E =，10r =W ，电阻90R =Ω，灯泡L 的伏安特性曲线如图（b ）所示．试求灯泡L 两端的电压和通过灯泡的电流，以及灯泡的实际功率．
【答案】40V；0.6A ；24W
【解析】
【详解】
[12][2][3]．设灯泡的电压和电流分别为U和I，则
E=U+I(R+r)即
U=100-100I 将此函数图像画在灯泡的I-U图像中，如图：
可得交点：U=40V，I=0.6A，
则灯泡的实际功率
P=IU=24W。