高中物理部分电路欧姆定律真题汇编(含答案)及解析

高中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．如图所示的闭合电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，灯泡A标有“6V，3W”，灯泡B标有“4V，4W”．当开关S闭合时A、B两灯均正常发光．求：R1与R2的阻值分别为多少？
【答案】R1与R2的阻值分别为3Ω和2Ω
【解析】
试题分析：流过及B灯的电流，所以
流过A灯的电流，由闭合电路欧姆定律：
解得：．
考点：闭合电路的欧姆定律
【名师点睛】对于直流电路的计算问题，往往先求出局部的电阻，再求出外电路总电阻，根据欧姆定律求出路端电压和总电流，再计算各部分电路的电压和电流．
2．如图所示，AB和A′B′是长度均为L＝2 km的两根输电线(1 km电阻值为1 Ω)，若发现在距离A和A′等远的两点C和C′间发生漏电，相当于在两点间连接了一个电阻．接入电压为U＝90 V的电源：当电源接在A、A′间时，测得B、B′间电压为U B＝72 V；当电源接在B、B′间时，测得A、A′间电压为U A＝45 V．由此可知A与C相距多远？
【答案】L AC＝0.4 km
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意，将电路变成图甲所示电路，其中R1=R1′，R2=R2′，当AA′接90V，BB′电压为
72V，如图乙所示（电压表内阻太大，R2和R′2的作用忽略，丙图同理）此时R1、R1′、R串联，
∵在串联电路中电阻和电压成正比，
∴R 1：R ：R 1′=9V ：72V ：9V=1：8：1---------------①
同理，当BB′接90V ，AA′电压为45V ，如图丙所示，此时R 2、R 2′、R 串联， ∵在串联电路中电阻和电压成正比，
∴R 2：R ：R 2′=22.5V ：45V ：22.5V=1：2：1=4：8：4---②
联立①②可得：
R 1：R 2=1：4
由题意，
R AB =2km×
1 1km
Ω
=2Ω=R 1+R 2 ∴R 1=0.4Ω，R 2=1.6Ω AC 相距
s=1
1/R km Ω=0.4km ．
【点睛】
本题考查了串联电路的电阻、电流特点和欧姆定律的应用；解决本题的关键：一是明白电
压表测得是漏电电阻两端的电压，二是知道电路相当于三个串联．
3．两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：
4．图示为汽车蓄电池与车灯、小型启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω，电表可视为理想电表。

只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V，再接通S2，启动电动机时，电流表示数变为8A，求：
（1）汽车蓄电池的电动势；
（2）接通S2时，通过启动电动机的电流。

【答案】（1）12.5V（2）50A
【解析】试题分析：（1）只接通S1时，汽车车灯电阻：R=U1/I1=1.2Ω，电源电动势：
E=U1+Ir=12.5V
（2）再接通S2，车灯两端的电压：U2=I2R=9.6V，电源内电压U内=E-U2=2.9V，干路电流I=U /r=58A，
内
过启动电动机的电流为I启=58A-8A=50A。

考点：全电路的欧姆定律
【名师点睛】此题考查案了全电路的欧姆定律的应用；关键是搞清电路的结构，根据全电路的欧姆定律列出两种情况下的方程即可求解未知量.
5．如图所示，一段长方体金属导电材料，厚度为a、高度为b、长度为l，内有带电量为e 的自由电子。

该导电材料放在垂直于前后表面的匀强磁场中，内部磁感应强度为B。

当有大小为I的稳恒电流垂直于磁场方向通过导电材料时，在导电材料的上下表面间产生一个恒定的电势差U。

求解以下问题：
（1）分析并比较上下表面电势的高低；
（2）该导电材料单位体积内的自由电子数量n。

（3）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流，而金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。

设某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，带电量为e，自由电子连续两次碰撞的时间间隔的平均值为t。

试这种金属的电阻率。

【答案】（1）下表面电势高；（2）（3）
【解析】试题分析：（1）因为电流方向向右，则电子运动方向向左，由左手定则电子向上偏转，可知下表面电势高；
（2）①②③④⑤
联立①②③④⑤
（3）设金属导电材料内的匀强电场强度为E
电子定向移动的加速度为
经过时间t获得的定向移动速度为
在时间t内的平均速度为
电流为
欧姆定律
得
考点：洛伦兹力；电场强度；电流强度；欧姆定律.
6．一个电流表G 的内阻g r =l k Ω，满偏电流为g I =500uA ，现要把它改装成量程为15 V 的电压表，求： （1）串联的分压电阻；
（2）50uA 刻度处对应的电压值为多少？ 【答案】（1）42.910Ω⨯；（2）1.5V 【解析】 【分析】
本题（1）的关键是根据串联电路规律和欧姆定律解出分压电阻阻值即可；题（2）的关键是明确电压表表盘刻度是均匀的，然后按比例求解即可． 【详解】
（1）根据欧姆定律可知，需要串联的分压电阻为：
6
1510002950010g g U R r k I -=
-=-=Ω⨯. （2）由改装原理可知，500μA 刻度对应的电压为15V ，由于电压表的刻度是均匀的，所以
50μA 刻度对应的电压应是15
50 1.5500
U
V V =⨯=' 【点睛】
电压表或电流表的改装原理是欧姆定律和串并联规律，可以先画出电路图，然后求解即可；应明确直流电表的表盘刻度是均匀的．
7．如图所示，P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L ，直径为D ，镀膜的厚度为d .管两端有导电金属箍M 、N .现把它接入电路中，测得它两端电压为U ，通过它的电流为I .则金属膜的电阻为多少？镀膜材料的电阻率为多少？
【答案】
U I
U Dd
IL π
【解析】 【详解】
根据欧姆定律得，金属膜的电阻
U R
I
=．
由于金属膜的厚度很小，所以，在计算横截面积时，近似的计算方法是：若将金属膜剥下，金属膜可等效为长为L，宽为πD（周长），高为厚度为d的长方体金属膜的长度为
L，横截面积s=πDd;根据
L R
s
ρ
=，求得
Rs DdU
L IL
π
ρ==.
【点睛】
解决本题的关键掌握欧姆定律的公式和电阻定律的公式，并能灵活运用．
8．某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω电阻R x的阻值.
（1）现有电源(3V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~10Ω,标定电流1A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A．电流表(0-3A,内阻约0.025Ω)
B．电流表(0-0.6A,内阻约0.125Ω)
C．电压表(0-3V,内阻约3kΩ)
D．电压表(0-15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用_____,电压表应选用_____(填器材前的字母);实验电路应采用下图中的_____(填“甲”或“乙”).
（2）接通开关,改变滑动变阻器的滑片位置,某次电表示数如图所示,对应的电流表示数
I=_____A,电压表示数U=_____V.计算可得该电阻的测量值R x=_____Ω.
【答案】B C甲0.50 2.60 5.2
【解析】
【详解】
（1）[1][2]电源电动势约为3V，所以电压表选择C，根据欧姆定律：
3
A0.6A
5
U
I
R
=≈≈
可知电流表选择B即可；
[3]计算电表内阻和待测电阻的关系：
3k Ω5Ω
5Ω0.125Ω
> 可知电压表的内阻远大于待测电阻，分流较小，电流表应采用外界法，即甲图； （2）[4]电流表分度值为0.02A ，所以电流表读数为：0.50A ； [5]电压表分度值为0.1V ，所以电压表读数为：2.60V ； [6]根据欧姆定律：
2.60Ω 5.2Ω0.50
x U R I =
==。

9．在如图所示电路中，电路的电压U 一定.当滑动变阻器指针向左移动时，电压表的示数如何变化？电流表的示数如何变化？
【答案】电压表示数变小 电流表示数变大 【解析】 【详解】
若将滑片向左滑动时，变阻器在路电阻减小，总电阻减小，根据欧姆定律得知，干路电流
1I 增大，1R 分压增大，并联电阻部分分压减小，所以电压表示数减小。

通过3R 电流312I I I =-，1I 增大，2I 减小，则3I 增大，即电流表示数增大。

10．由三个电阻连接成的混联电路如图所示。

R 1=8Ω，R 2=6Ω，R 3=3Ω。

(1)求a 、b 之间的电阻。

(2)如果把30V 的电压加在a 、b 两端，通过每个电阻的电流是多少？
【答案】(1)a 、b 间的电阻为10Ω(2)通过R 2的电流为：1A ，通过R 3的电流为：2A ，通过R 1的电流为3A 【解析】 【详解】
(1)R 2和R 3并联后的电阻：
23232363
263
R R R R R ⋅⨯=
=Ω=Ω++
a 、
b 间的电阻：
123(82)10R R R =+=+Ω=Ω
(2)通过R 1的电流为总电流：
30
A 3A 10
U I R =
== R 1两端的电压为：
1138V 24V U IR ==⨯=
则R 2和R 3两端的电压：
U 2=U 3=U -U 1=6V
通过R 2的电流为：
2226
A 1A 6
U I R =
== 通过R 3的电流为：
3336
A 2A 3
U I R =
==
11．如图所示是三量程直流电表的原理图，三个量程分别是10mA 、1A 、10V ．已知表头G 的满偏电流I g =5mA ，内阻R g =10Ω。

试确定定值电阻R 1、R 2、R 3的阻值。

【答案】10.1ΩR = 29.9ΩR = 3995ΩR = 【解析】 【详解】
由题意可知，接线柱1、2分别对应量程
11A I = 210mA I =
根据并联电路电压规律：
()()212g g g I R I I R R =-+ ()()211g g g I R R I I R +=-
联立解得：10.1ΩR =、29.9ΩR = 接线柱3对应的量程，
10V
U=
因为10mA挡电流表的内阻
()
()
12
12
5Ω
g
g
R R R
R
R R R
+
==
++
则：
23
()
U I R R
=+
得：3995Ω
R=
12．如图所示，滑动变阻器的总电阻R＝1 000 Ω，A、B两端电压U＝100 V，调节滑片P使其下部电阻R1＝400 Ω.
（1）空载时，C、D两端电压多大？
（2）在C、D间接入一个R0＝400 Ω的电阻，C、D两端的电压多大？
【答案】（1）40V（2）25V
【解析】
【分析】
【详解】
（1）空载时CD两端电压，即为R1两端的电压；则为：
11
12
100
400V40V
1000
AB
R
U
U R
R R
=⨯=
+
＝
（2）由图可知R1与R0并联后，再与R2串联，则总电阻
1
1
2
400400
600800
400400
R R
R R
R R
⨯
'=+=+=Ω
++；
由欧姆定律可得：则CD两端的电压
'
100
20025V
800
AB
CD
U
U IR R
R
===⨯=
并并。