高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题

高中物理闭合电路的欧姆定律技巧小结及练习题一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1．如图所示电路中，19ΩR =，230ΩR =，开关S 闭合时电压表示数为11.4V ，电流表示数为0.2A ，开关S 断开时电流表示数为0.3A ，求： (1)电阻3R 的值． (2)电源电动势和内电阻．【答案】（1）15Ω （2）12V 1Ω 【解析】 【详解】(1)由图可知，当开关S 闭合时，两电阻并联，根据欧姆定律则有：21123()IR U I R IR R =++ 解得：315ΩR =(2) 由图可知，当开关S 闭合时，两电阻并联，根据闭合电路的欧姆定律则有：213()11.40.6IR E U I r r R =++=+ S 断开时，根据闭合电路的欧姆定律则有：212()0.3(39)E I R R r r =++=⨯+联立解得：12V E =1Ωr =2．如图所示，电源的电动势110V E =，电阻121R =Ω，电动机绕组的电阻0.5R =Ω，开关1S 始终闭合．当开关2S 断开时，电阻1R 的电功率是525W ；当开关2S 闭合时，电阻1R 的电功率是336W ，求：（1）电源的内电阻r ；（2）开关2S 闭合时电动机的效率。

【答案】（1）1Ω；（2）86.9%。

【解析】 【详解】（1）S 2断开时R 1消耗的功率为1525P =W ，则2111E P R R r ⎛⎫= ⎪+⎝⎭代入数据得r =1Ω（2）S 2闭合时R 1两端的电压为U ，消耗的功率为2336P =W ，则221U P R =解得U =84V由闭合电路欧姆定律得E U Ir =+代入数据得I =26A设流过R 1的电流为I 1，流过电动机的电流为I 2，则114UI R ==A 又12I I I +=解得I 2=22A则电动机的输入功率为M 2P UI =代入数据解得M 1848P =W 电动机内阻消耗的功率为2R 2P I R =代入数据解得R 242P =W 则电动机的输出功率M R P P P '=-=1606W所以开关2S 闭合时电动机的效率M100%86.9%P P η'=⨯=3．在如图所示的电路中，电源电动势E =3.0 V ，内电阻r =1.0 Ω；电阻R 1=10 Ω，R 2=10 Ω，R 3=35 Ω；电容器的电容C=1000 μF ，电容器原来不带电。

求接通电键S 后流过R 4的总电荷量（保留两位有效数字）。

【答案】2.0×10-3C 【解析】 【详解】接通电键S 前，R 2与R 3串联后与R 1并联，所以闭合电路的总电阻：123123()R R R R r R R R +=+++由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流：E I R=电源的两端电压：U E Ir =－则R 3两端的电压：3323R U U R R =+ 接通电键S 后通过R 4的总电荷量就是电容器的电荷量。

根据Q CU =可得：3Q CU =代入数据解得：-32.010C Q =⨯4．如图所示，电路中电阻R 10=Ω，电源的内电阻2r =Ω，灯泡L 上标有“3V 0.25A”的字样，闭合开关S ，灯泡正常发光．求：（1）灯泡的功率； （2）电源的电动势； （3）电源的总功率；【答案】(1) 0.75W (2) 6V (3) 1.5W 【解析】 【详解】（1）由题知，灯泡正常发光，则灯泡的电压为 U=3V ，电流为 I=0.25A 所以灯泡的功率为 P=UI=0.75W （2）由闭合电路欧姆定律得：电源的电动势 E=U+I （R+r ）=3+0.25×（10+2）=6V （3）电源的总功率：P=IE=0.25×6W=0.5W.5．如图所示，E =l0V ，r =1Ω，R 1=R 3=5Ω，R 2=4Ω，C =100μF ，当断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态；求：(1) S 闭合后，带电粒子加速度的大小和方向； (2) S 闭合后流过R 3的总电荷量． 【答案】(1) g ，方向竖直向上 (2)4×10－4C 【解析】 【详解】（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qE ＝mg 且qE 竖直向上． S 闭合后，qE ＝mg 的平衡关系被打破．S 断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d ，有2214V C R U E R R r==++，CqU mg d= S 闭合后，228V C R U E R r'==+ 设带电粒子加速度为a ，则'C qU mg ma d-=， 解得a ＝g ，方向竖直向上．（2）S 闭合后，流过R 3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以ΔQ ＝C （U C ′－U C ）＝4×10－4C6．如图所示，合上电键S 1。

当电键S 2闭合时，电流表的示数为0.75A ；当电键S 2断开时，电流表的示数为0.5A ，R 1=R 2=2Ω。

求电源电动势E 和内电阻r 。

【答案】E =1.5V r =1Ω。

【解析】 【详解】当电键S 2闭合时，电流表的示数为0.75A ，有：111()2R E I R r I r =+=+并（）当电键S 2断开时，电流表的示数为0.5A ，有：E =I 2（R 1+r ）代入数据解得E =1.5V r =1Ω。

7．如图所示，电阻R1=4Ω，R2=6Ω，电源内阻r=0.6Ω，如果电路消耗的总功率为40W ，电源输出功率为37.6W ，则电源电动势和R 3的阻值分别为多大？【答案】20V【解析】电源内阻消耗的功率为，得：由得：外电路总电阻为，由闭合电路欧姆定律得：。

点睛：对于电源的功率要区分三种功率及其关系：电源的总功率，输出功率，内电路消耗的功率，三者关系是。

8．如图所示的电路中，两平行金属板A 、B 水平放置，两板间的距离40cm d =，电源电动势24V E =，内电阻1r =Ω，电阻15R =Ω，闭合开关S ，待电路稳定后，一带电量2110q -=⨯C, 质量2=210kg m -⨯的小球恰好静止于两板之间．取210m /s g =，求：（1）两板间的电压为多少（2）此时，滑动变阻器接入电路的阻值为多少 【答案】（1）8V （2）8Ω 【解析】 【详解】 试题分析：(1)由题意可知小球恰好静止于两板之间，一小球为对象，受到重力和电场力二力平衡，所以有qUmg d=， 故：22210100.4V 8V 110mgd U q --⨯⨯⨯===⨯；(2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为P R ，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为p EI R R r=++，P U IR =，得：8ΩP R =。

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，1LL LP 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 M 2R=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．如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd ， 已知ab 边长l 1=1.0m 、bc 边长l 2=0.5m ，电阻r =0.1Ω。

匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度B 在0.2s 内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。

线框在摩擦力作用下保持静止状态。

求： （1）感应电动势的大小； （2）线框中产生的焦耳热； （3）线框受到的摩擦力的表达式。

【答案】（1）0.25V ；（2）0.125J ；（3）()1.250.1t +N 【解析】 【分析】本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用 【详解】（1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知12=B bc abB S E n t t t∆⋅⋅∆Φ∆⋅==∆∆∆ Bt∆∆等于乙图象中B-t 图线的斜率1T/s ，联立求得感应电动势0.25V E = （2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这0.2s 内产生的感应电流2.5A EI r== 再根据焦耳定律有2=0.125J Q I rt =（3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有=(0.1)2.50.5N 1.25(0.1)N f F BIL t t ==+⋅⋅=+安11．如图所示电路，电源电动势E=6V ，内阻r=1Ω．外电路中电阻R 1=2Ω，R 2=3Ω，R 3=7.5Ω．电容器的电容C=4μF ．（1）电键S 闭合，电路稳定时，电容器所带的电量． （2）电键从闭合到断开，流过电流表A 的电量． 【答案】67.210C -⨯ ;51.9210C -⨯ 【解析】 【分析】 【详解】（1）电键S 闭合，电路稳定时，电容器所在电路没有电流． 外电路总电阻为：＝3Ω干路电流为：＝1.5A路端电压为：U ＝E －Ir ＝4.5V 电容器的电压为：U 1＝＝1.8V所以电容器的电量： Q 1＝CU 1＝7.2×10-6C ，b 板带正电，a 板带负电．（2）S 断开，电路稳定时，电容器的电压就是R 2的电压，U 2＝＝3V所以电容器的电量： Q 2＝CU 2＝1.2×10-5C ，a 板带正电，b 板带负电． 则流过电流表A 的电量 Q ＝Q 1＋Q 2＝1.92×10-5C ． 【点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，关键要同学们能理清电路的结构，明确电容器的电压与哪部分电路的电压相等，要知道电路稳定时，电容器所在电路没有电流，其电压与所并联的电路两端的电压相等．12．如图所示，四个电阻阻值均为R ，电键S 闭合时，有一质量为m ，带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点．现打开电键S ，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为d ，不计电源内阻，求：（1）电源电动势E 多大？（2）小球与极板碰撞后所带的电量为多少？ 【答案】（1）、32mgd E q =；（2）76q q '= 【解析】 【分析】 【详解】(1)当S 闭合时，设电容器电压为U ，则有：21.53E U R E R == 对带电小球受力分析得：qUmg d= 联立解得：32mgdE q=(2)断开S ，设电容器电压为U ′，则有：122E U R E R '==, U ′<U ，则电容器间场强减小，带电小球将向下运动．对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：022d U qU mg q '''--=联立解得：76q q '=。