高考物理部分电路欧姆定律解题技巧及练习题及解析

高考物理部分电路欧姆定律解题技巧及练习题及解析

一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律

1．材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度．如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线，其中R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B.请按要求完成下列实验．

(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.6～1.0 T，不考虑磁场对电路其他部分的影响)．要求误差较小．提供的器材如下：

A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝150 Ω

B．滑动变阻器R，总电阻约为20 Ω

C．电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 Ω

D．电压表V，量程3 V，内阻约3 kΩ

E．直流电源E，电动势3 V，内阻不计

F．开关S，导线若干

(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：

123456

U(V)0.000.450.91 1.50 1.79 2.71

I(mA)0.000.300.60 1.00 1.20 1.80

根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B＝______Ω.

结合题图可知待测磁场的磁感应强度B＝______T.

(3)试结合题图简要回答，磁感应强度B在0～0.2 T和0.4～1.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？

________________________________________________________________________.

(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)，由图线可以得到什么结论？

___________________________________________________________________________.【答案】（1）见解析图

（2）1500；0.90

（3）在0～0.2T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或不均匀变化）；在

2．如图所示电路,A 、B 两点间接上一电动势为4V 、内电阻为1Ω的直流电源,3个电阻的阻值均为4Ω,电容器的电容为20μF,开始开关闭合，电流表内阻不计,求:

（1）电流表的读数; （2）电容器所带电荷量; （3）开关断开后,通过R 2的电荷量.

【答案】（1）0.8A （2）6.4×10-5C ；（3）3.2×10-5C 【解析】

试题分析：（1）当电键S 闭合时，电阻R 1、R 2被短路．根据欧姆定律得，电流表的读数

3

4

0.841

E I A A R r =

==++ （2）电容器所带的电量Q=CU 3=CIR 3=20×10-6×0. 8×4C=6.4×10-5C ；

（3）断开电键S 后，电容器相当于电源，外电路是R 1、R 2相当并联后与R 3串联．由于各个电阻都相等，则通过R 2的电量为Q′=1/2Q =3.2×10-5C 考点：闭合电路的欧姆定律；电容器

【名师点睛】此题是对闭合电路的欧姆定律以及电容器的带电量的计算问题；解题的关键是搞清电路的结构，知道电流表把两个电阻短路；电源断开时要能搞清楚电容器放电电流的流动路线，此题是中等题，考查物理规律的灵活运用.

3．如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V 0．9 W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R 0上标有“10 Ω 1 A”的字样，电流表的量程为0．6 A ，电压表的量程为3 V ．求

（1）传感器的电阻和额定电流？

（2）为了确保电路各部分的安全，在a 、b 之间所加的电源电压最大值是多少？ （3）如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用．实际检测时，将一个恒压电源加在图中a 、b 之间，闭合开关S ，通过调节R 0来改变电路中的电流和R 0两端

的电压，检测记录如下：

电压表示数U/V电流表示数I/A

第一次1．480．16

第二次0．910．22

若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？

【答案】（1）10 Ω 0．3 A （2）6 V （3）仍可使用 3 V

【解析】

（1）R传＝＝Ω＝10 Ω

I传＝＝A＝0．3 A

（2）最大电流I＝I传＝0．3 A

电源电压最大值U m＝U传＋U0

U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压，即

U0＝I传·R0m＝0．3×10 V＝3 V

所以U m＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V

（3）设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有

U＝I1R传′＋U1

根据第二次实验记录数据有

U＝I2R传′＋U2

代入数据解得

R传′＝9．5 Ω，U＝3 V

传感器的电阻变化为

ΔR＝R传－R传′

＝10 Ω－9．5 Ω＝0．5 Ω＜1 Ω

所以此传感器仍可使用

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：