高考物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题含解析

高考物理闭合电路的欧姆定律技巧(很有用)及练习题含解析
一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律
1．电源的电动势为4.8V 、外电阻为4.0Ω时，路端电压为4.0V 。

如果在外电路并联一个6.0Ω的电阻，路端电压是多大？ 【答案】3.6V 【解析】 【详解】
由题意可知当外电阻为4.0Ω时，根据欧姆定律可知电流
4A 1.0A 4
U I R ===外
由闭合电路欧姆定律
()E I R r =+
代入数据解得r =0.8Ω
当外电路并联一个6.0Ω的电阻时
46
2.446
R ⨯=
=Ω+并 电路中的总电流
4.8
A=1.5A 2.40.8
E I R r '=
=++并 所以路端电压
1.5
2.4V
3.6V U I R '==⨯'=并
2．如图所示，电流表A 视为理想电表，已知定值电阻R 0=4Ω，滑动变阻器R 阻值范围为0~10Ω，电源的电动势E =6V ．闭合开关S ，当R =3Ω时，电流表的读数I =0.5A 。

（1）求电源的内阻。

（2）当滑动变阻器R 为多大时，电源的总功率最大?最大值P m 是多少?
【答案】（1）5Ω；（2）当滑动变阻器R 为0时，电源的总功率最大，最大值P m 是4W 。

【解析】 【分析】 【详解】
（1）电源的电动势E =6V ．闭合开关S ，当R =3Ω时，电流表的读数I =0.5A ，根据闭合电路欧姆定律可知：
0E
I
R R r
=
++
得：r =5Ω
（2）电源的总功率
P=IE
得：
2
0E P R R r
=++
当R =0Ω，P 最大，最大值为m P ，则有：4m P =W
3．如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L ，导轨的两端 分别与电源（串有一滑动变阻器 R ）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K 相连．整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B ．一质量为m ，电阻不计的金属棒 ab 横跨在导轨上．已知电源电动势为E ，内阻为r ，电容器的电容为C ，定值电阻的阻值为R0，不计导轨的电阻．
（1）当K 接1时，金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值 R 为多大？
（2）当 K 接 2 后，金属棒 ab 从静止开始下落，下落距离 s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落 s 的过程中所需的时间为多少？
（3） ab 达到稳定速度后，将开关 K 突然接到3，试通过推导，说明 ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离 s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）
【答案】（1）EBL r mg -（2）44220220B L s m gR mgR B L +（3）匀加速直线运动 2222
mgsCB L m cB L +
【解析】 【详解】
（1）金属棒ab 在磁场中恰好保持静止，由BIL=mg
E I R r
=
+
得 EBL
R r mg
=
- （2）由 2
20
B L v
mg R =
得 0
22
mgR v B L =
由动量定理，得mgt BILt mv -= 其中0
BLs
q It R ==
得4422
22
0B L s m gR t mgR B L +=
（3）K 接3后的充电电流q C U CBL v v I CBL CBLa t t t t
∆∆∆∆=====∆∆∆∆ mg-BIL=ma 得22
mg
a m CB L =
+=常数
所以ab 棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的． v 22-v 2=2as
根据能量转化与守恒得 2
2211()2
2
E mgs mv mv ∆=--
解得：22
22
mgsCB L E m cB L
∆=+ 【点睛】
本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况．
4．某实验小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过调控电键S 和调节电阻箱2R ，可使欧姆表具有“1⨯”和“10⨯”两种倍率。

已知：电源电动势 1.5V E =，内阻0.5Ωr =；毫安表满偏电流g 5mA I =，内阻g 20ΩR =，回答以下问题：
①图的电路中：A 插孔应该接_______表笔（选填红、黑）；1R 应该选用阻值为_________Ω的电阻（小数点后保留一位小数）；
②经检查，各器材均连接无误，则：当电键S 断开时，欧姆表对应的倍率为___________
（选填“1⨯”、“10⨯”）；
③为了测量电阻时便于读出待测电阻的阻值，需将毫安表不同刻度标出欧姆表的刻度值，其中，中央刻度
g 2
I 处应标的数值是________________；
④该小组选择S 闭合的档位，欧姆调零操作无误，测量电阻x R 时，毫安表指针处于图位置，由此可知被测电阻x R =_______Ω。

【答案】黑 2.2 ×10 30 45 【解析】 【详解】
①[1]欧姆档内部电源的正极接黑表笔；
[2]根据欧姆档倍率关系，可知闭合开关可以将电流表量程变为原来的10倍，根据分流特点：
1g
5mA
105mA 5mA R R =⨯-
解得：1 2.2ΩR ≈；
②[3]当电键S 断开时，电流表的量程较小，在相同的电压下，根据闭合欧姆定律：
E I R =
总
可知电流越小，能够接入的电阻越大，所以当电键S 断开时，对应10⨯档； ③[4]假设欧姆档内部电阻为R 内，根据闭合欧姆定律：
g E I R =
内
g 0
2+I E
R R =
内 则
g 2
I 处对应的阻值：030ΩR R ==内；
④[5]根据闭合电路欧姆定律：
g E I R =
内
g x
25+E I R R =内 解得：x 45ΩR =。

5．如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻，两个水平放置的带电金属板间的距离d=1.5cm。

在金属板间的匀强电场中，有一质量为m=7×10-8kg，带电量
C的油滴，当把可变电阻器R3的阻值调到35Ω接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数I=1.5A，安培表为理想电表，取g＝10m/s2，试求：
（1）两金属板间的电场强度；
（2）电源的内阻和电阻R1的阻值；
（3）B点的电势．
【答案】（1）1400N/C（2）（3）27V
【解析】
【详解】
（1）由油滴受力平衡有，mg=qE，得到
代入计算得出：E=1400N/C
（2）电容器的电压U3=Ed=21V
流过的电流
B点与零电势点间的电势差
根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻
（3）由于U1=φB-0，B点的电势大于零，则电路中B点的电势φB=27V.
6．如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：
（1）电源的输出功率P出是多大？
（2）电源内部损耗的电功率P内是多少？
（3）电源的效率η是多大？
【答案】（1）4W，（2）2W，（3）66.7%
【解析】试题分析：（1）由电源的U-I图象读出电动势，求出内阻．两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI求出电源的输出功率
P 出．（2）电源内部损耗的电功率由公式2
P I r
=
内
求解．（3）电源的总功率为
P IE
=
总，电源的效率为
P
P
η=
出
总
．代入数据求解即可．
（1）从A的图线可读出，电源的电动势 E=3V，内阻
3
0.5
6
m
E
r
I
==Ω=Ω
从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流I=2A
则电源的输出功率为224
P UI W W
==⨯=
出
（2）电源内部损耗的电功率2220.52
P I r W W
==⨯=
内
（3）电源的总功率为236
P IE W W
==⨯=
总
故电源的效率为
4
100%66.7%
6
P
P
η==⨯=
出
总
【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率．
7．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3为滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．计算：
（1）定值电阻R2的阻值；
（2）滑动变阻器的最大阻值；
（3）电源的电动势和内阻．
【答案】（1）5Ω（2）300Ω （3）20V；20Ω
【解析】
【详解】
（1）当R3的滑片滑到最右端时，R3、R1均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上B点，故由B点的U、I值可求出R2的阻值为：
2
4
5
0.8
B
B
U
R
I
==Ω=Ω
（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时，R 3阻值最大．设此时外电路总电阻为R ，由图像中A 点坐标求出：
16
800.2
A A U R I =
=Ω=Ω 13
213
++R R R R R R =
代入数据解得滑动变阻器最大阻值
3300R =Ω
（3）由闭合电路欧姆定律得：
+E U Ir =
将图像中A 、B 两点的电压和电流代入得：
16+0.2E r =
4+0.8E r =
解得
20V E =
20r =Ω
8．如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d ，管道高度为h ，上、下两面是绝缘板，前后两侧M N 、是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S 和定值电阻R 相连。

整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B 、方向沿z 轴正方向。

管道内始终充满导电液体，M N 、两导体板间液体的电阻为r ，开关S 闭合前后，液体均以恒定速率0v 沿x 轴正方向流动。

忽略液体流动时与管道间的流动阻力。

（1）开关S 断开时，求M N 、两导板间电压0U ，并比较M N 、导体板的电势高低； （2）开关S 闭合后，求：
a. 通过电阻R 的电流I 及M N 、两导体板间电压U ；
b. 左右管道口之间的压强差p V 。

【答案】（1）U 0=Bdv 0，M N ϕϕ> （2）a ．0
BdRv U R r
=+；b ．20()B dv p h R r =+V
【解析】 【详解】
（1）该发电装置原理图等效为如图，
管道中液体的流动等效为宽度为d 的导体棒切割磁感线，产生的电动势
E =Bdv 0
则开关断开时
U 0=Bdv 0
由右手定则可知等效电源MN 内部的电流为N 到M ，则M 点为等效正极，有M N ϕϕ>； （2）a ．由闭合电路欧姆定律
00
U Bdv
I R r R r
=
=++ 外电路两端的电压：
00
U R BdRv U IR R r R r
==
=++ b ．设开关闭合后，管道两端压强差分别为p V ，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后
管道内液体受到安培力为F 安，则有
phd F =V 安 =F BId 安
联立可得管道两端压强差的变化为：
20
()
B dv p h R r =+V
9．如图所示，电源电动势E=8V ，内阻为r=0．5Ω，“3V ，3W”的灯泡L 与电动机M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1．5Ω．求：
（1）通过电动机的电流； （2）电源的输出功率； （3）电动机的输出功率．
【答案】（1）1A ；（2）7．5W ；（3）3W 【解析】
试题分析：（1）灯泡L 正常发光，通过灯泡的电流，1L
L L
P I A U ＝＝ 电动机与灯泡串联，通过电动机的电流I M =I L =1（A ）；
（2）路端电压：U=E-Ir=7．5（V），
电源的输出功率：P=UI=7．5（W）；
（3）电动机两端的电压U M=U-U L=4．5（V）；
电动机的输出功率P输出=U M I M-I M2R=3W
考点：电功率；闭合电路欧姆定律
【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件．
10．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 11.0
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
2215.0 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
＝－＝－＝
11．一电源的电动势为6V、外接电阻R1＝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R2＝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R2＝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．如图所示的电路中，电源电动势为6E V =，内电阻为2r =Ω，外电路电阻为
10R =Ω，闭合电键S 后，求：
()1通过电阻R 的电流强度I ； ()2电阻R 两端的电压U ；
()3电阻R 上所消耗的电功率P ．
【答案】（1）0.5A （2）5V （3）2.5W 【解析】 【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律得通过电阻R 的电流强度为：6
0.5102
E I A A R r ===++ （2）电阻R 两端的电压为：U=IR=0.5×10V=5V
（3）电阻R 上所消耗的电功率为：P=I 2R=0.52×10W=2.5W。