高中物理部分电路欧姆定律试题(有答案和解析)

（2）所谓电流做功，实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功．为了求解在时 间 t 内电流做功 W 为多少，小红记得老师上课讲过，W＝UIt，但是不记得老师是怎样得出 W＝UIt 这个公式的，既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，那么应
该先求出导线中的恒定电场的场强，即 E＝ U ，设导体中全部电荷为 q 后，再求出电场力 l
(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
【解析】将两个电阻较大的电灯“110V 60W”、“110V 25W”与电阻器并联，再与“110V 100W”串连接在 220V 的电源上，电路连接如图所示，当左右两边的总电阻相等时才能各分 压 110V，使电灯都正常发光． 由公式 P=UI 得 L1、L2、L3 的额定电流分别为：
I1= = A= A，I2= = A= A，I3= A= A
U 2ml 根据欧姆定律 R I ne2St0
根据电阻定律可知
R
S l
ml ne2 St0
S l
2m ne2t0
故影响电阻率的因素为:单位体积的自由电子数目 n,电子在恒定电场中由静止加速的平均速
度 t0.
3．科技小组的同学们设计了如图 18 甲所示的恒温箱温控电路（用于获得高于室温，控制 在一定范围内的“室温”）包括工作电路和控制电路两部分，其中 R＇为阻值可以调节的 可变电阻，R 为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图 18 乙所示，继 电器线圈电阻 R0 为 50 欧姆：
【答案】(1)推导过程见解析；(2)
I
BLv Rr
，
R R
r
BLv ；(3)
E电
B2 L2vm2 2(R r)
t
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据法拉第电磁感应定律Fra bibliotekE N t
其中
=BS BLvt ，N=1
则
(2)根据闭合电路欧姆定律
E N = BLvt BLv t t
可得回路中的电流
I E R r
高中物理部分电路欧姆定律试题(有答案和解析)
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：
值随着温度变化更显著。
4．有三盘电灯 L1、L2、L3，规格分别是“110V，100W”，“110V，60W”，“110V，25W”要求 接到电压是 220V 的电源上，使每盏灯都能正常发光．可以使用一直适当规格的电阻，请 按最优方案设计一个电路，对电阻的要求如何？
【答案】电路如图所示，电阻的要求是阻值为 806.7Ω，额定电流为 A．
电路中的电流增大，因 R1 为定值电阻，则其两端的电压U R1 IR1 满足成正比关系，图象
乙满足 U-I 成正比增函数，故 V1 表的示数随电流变化的图像是乙图线。
由图象可知，R1 两端的电压 U1=3V，电路中的电流为：I1=0.6A，则电阻 R1 的阻值为：
R1
U1 I1
3 0.6
5
；
（2）综述可知 V2 表的示数随电流变化的图像是甲图线，取两组数据由全电路的欧姆定律
5．如图所示，长为 L、电阻 r＝0.3Ω、质量 m＝0.1kg 的金属棒 CD 垂直跨搁在位于水平面 上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是 L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不 计，导轨左端接有 R＝0.5Ω 的电阻，量程为 0~3.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程为 0~1.0V 的电压表接在电阻 R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒 定外力 F 使金属棒右移，当金属棒以 v＝2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电 路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问： (1)在图中标出两块表的正负接线柱； (2)此满偏的电表是什么表？说明理由； (3)拉动金属棒的外力 F 多大？
【答案】（1）电压表上正下负、电流表左正右负；（2）电压表满偏，理由见解析；（3） 1.6N 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据右手定则可知电压表上正下负、电流表左正右负 (2)电压表满偏 若电流表满偏，则 I=3A 根据欧姆定律
U IR 1.5V
大于电压表量程，故电压表满偏 (3)U=1V 时根据欧姆定律
（1）如图 18 甲所示状态，加热器是否处于加热状态？
（2）已知当控制电路的电流达到 0.04 A 时继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小
0.036A 时，衔铁被释放。当调节 R＇＝350 欧姆时，恒温箱内可获得最高温度为 100℃的
“恒温”。如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为 50℃的“恒温”，则应该将 R＇
率为 ，试证明： U j ． l
（3）由于恒定电场的作用，导体内自由电子会发生定向移动，但定向移动的速率远小于自 由电子热运动的速率，而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由
电子定向移动的平均速率不随时间变化．金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的
粒子的碰撞．假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为 t0（这个时间 由自由电子热运动决定，为一确定值），碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞 时间不计．请根据以上内容，推导证明金属电阻丝的电阻率与金属丝两端的电压无关．
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．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系， 从而更加深刻地理解其物理本质．一段横截面积为 S、长为 l 的金属电阻丝，单位体积内有 n 个自由电子，每一个电子电量为 e．该电阻丝通有恒定电流时，两端的电势差为 U，假设 自由电子定向移动的速率均为 v． （1）求导线中的电流 I；
【答案】① 7Ω ；②0.2V；③3V
【解析】
【详解】
①由欧姆定律U IR 得
电阻 R 的阻值为 7Ω 。
②电源的内电压为
R U 2.8 Ω 7Ω I 0.4
U内 Ir 0.4 0.5 0.2V
电源的内电压为 0.2V。 ③根据闭合电路欧姆定律有
E U Ir 2.8V 0.40.5V 3V
所以在 ts 内，恒定电场对自由电荷的静电力做功W qEl qEvt q U vt qU vt
其中 q It ，带入上式得W IUt
b．根据题意，单位时间内，通过单位面积的电荷量，称为电流密度
即： j q St
根据电阻定律： R l S
又因为 l vt
所以： U
IR
q t
l S
I BLv Rr
导体棒两端的电压为 (3)该电路中产生了交流电 其电动势有效值为 时间 t 内消耗的电能为 解得
U IR R BLv Rr
e BLvm cos 50πt
E
2 2
BLvm
E电
E2 Rr
t
E电
B2 L2vm2 2(R r)
t
7．在如图所示的电路中，电源内阻 r=0.5Ω，当开关 S 闭合后电路正常工作，电压表的读数 U=2.8V，电流表的读数 I=0.4A。若所使用的电压表和电流表均为理想电表。求： ①电阻 R 的阻值； ②电源的内电压 U 内； ③电源的电动势 E。
q
j
l l l tS
（3）自由电子连续两次与同一个不动粒子碰撞的时间间隔为 t0，碰后电子立刻停止运动．
根据动量定理由
eU l
t0
mv
0
，得 v
Uet0 ml
电子定向移动的平均速率为 v 0 v Uet0 2 2ml
根据电流得微观表达式 I neSv neS Uet0 ne2USt0 2ml 2ml
的阻值调为多大？
（3）使用该恒温箱，获得最低温度为 50℃“恒温”与获得最高温度为 100℃的“恒温”，
相比较，哪一个温度的波动范围更小？为什么？
【答案】(1)处于加热状态(2) 50 (3) 50℃附近
【解析】(1)图示加热器回路闭合，处于加热状态。
(2)设控制电路中电源两端电压为 U
由图 18 乙，当温度为 100℃时，热敏电阻 R 的阻值为 500Ω
故 U=I1(R0+R+R＇)=0.04A×(50Ω+500Ω+350Ω)=36V 由图 18 乙所示，当温度为 50℃时，热敏电阻 R 的阻值为 900Ω
因此 R2'
U I
36V 900 50 50 0.036 A
(3)获得最低温度为 50℃的“恒温”温度波动范围更小，因为在 50℃附近，热敏电阻的阻
I U 2A R
由能量守恒可知回路的电功率等于外力的功率，即
I（2 R r) Fv
解得 F=1.6N
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'= vm cos 50 t ，求在一段 较长时间 t 内，回路产生的电能大小 E 电。