高中物理部分电路欧姆定律真题汇编(含答案)

高中物理部分电路欧姆定律真题汇编(含答案)

一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律

1．有一灯泡标有“6V 3W ”的字样，源电压为9V ，内阻不计.现用一个28Ω 的滑动变阻器来控制电路，试分别就连成如图所示的限流电路和分压电路，求:

（1）它们的电流、电压的调节范围；

（2）两种电路要求滑动变阻器的最大允许电流；

（3）当灯泡正常发光时，两种电路的效率.

【答案】（1）0.225~0.75A a ：，2.7~9V 00.75A b :：，0~9V （2）0.5A a ：

0.75A b ： （3）66.6%a ： 44.4%

b ： 【解析】

【详解】 灯泡的电阻2

12L U R P

==Ω （1）a.当滑动端在最左端时电阻最大，则最小电流：

min 9A 0.225A 1228

I ==+ 当滑动端在最右端时电阻最小为0，则最大电流： max 9A 0.75A 12I =

= 则电流的调节范围是：0.225A~0.75A

灯泡两端电压的范围：0.22512V 0.7512V ⨯⨯: ，即2.7~9V ；

b.当滑动端在最左端时，灯泡两端电压为零，电流为零；当滑到最右端时，两端电压为

9V ，灯泡电流为

9A 0.75A 12

= 则电流的调节范围是：0~0.75A 灯泡两端电压的范围： 0~9V ；

（2）a.电路中滑动变阻器允许的最大电流等于灯泡的额定电流，即为0.5A ； b.电路中滑动变阻器允许的最大电流为0.75A ；

（3）a.当灯泡正常发光时电路的电流为0.5A ，则电路的效率：

000013=10066.60.59

P IE η=⨯=⨯ b.可以计算当灯泡正常发光时与灯泡并联部分的电阻为x 满足： 6960.528x x -+

=-

解得

x =24Ω

此时电路总电流 60.50.75A 24I =+

= 电路的效率 000023=

10044.40.759

P IE η=⨯=⨯ 2．在如图甲所示电路中，已知电源的电动势E ＝6 V 、 内阻r ＝1 Ω，A 、B 两个定值电阻的阻值分别为R A ＝2 Ω和R B ＝1 Ω，小灯泡的U －I 图线如图乙所示，求小灯泡的实际电功率和电源的总功率分别为多少？

【答案】0.75 W(0.70 W ～0.80 W 均算正确)；10.5 W(10.1 W ～10.9 W 均算正确)

【解析】

【详解】

设小灯泡两端电压为U ，电流为I ，由闭合电路欧姆定律有

E ＝U ＋（I+） (R A ＋r )

代入数据有U ＝1.5－0.75I

作电压与电流的关系图线，如图所示：

交点所对应的电压U ＝0.75 V(0.73 V ～0.77 V 均算正确)

电流I ＝1 A(0.96 A ～1.04 A 均算正确)

则灯泡的实际功率P ＝UI ＝0.75 W(0.70 W ～0.80 W 均算正确)

电源的总功率P 总＝E （I+）＝10.5 W(10.1 W ～10.9 W 均算正确)

3．如图所示，电源两端电压U 保持不变．当开关S 1闭合、S 2断开，滑动变阻器接入电路

中的电阻为R A 时，电压表的示数为U 1，电流表的示数为I 1，电阻R 1的电功率为P 1，电阻R A 的电功率为P A ；当开关S 1、S 2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻为R B 时，电压表的示数U 2为2V ，电流表的示数为I 2，电阻R B 的电功率为P B ；当开关S 1闭合、S 2断开，滑动变阻器滑片P 位于最右端时，电阻R 2的电功率为8W ．已知：

R 1:R 2=2:1，P 1:P B =1:10，U 1:U 2=3:2．求：

(1)电源两端的电压U ；

(2)电阻R 2的阻值；

(3)电阻R A 的电功率P A ．

【答案】(1)U=12V (2)R 2=2Ω (3)4.5W

【解析】

(1)已知： U 1∶U 2=3∶2

R 1∶R 2=2∶1

由图甲、乙得：U 1=I 1(R 1 + R 2 )

U 2=I 2 R 2 解得：12I I =12

已知：P 1∶P B =1∶10

由图甲、乙得：P 1 = I 12R 1

P B = I 22R B

解得：R 1 =25

R B 由电源两端电压U 不变 I 1(R 1+R 2+R A ) = I 2(R 2+R B )

解得：R A =9R 2 由图乙得：2U U =22B

R R R + U 2=2V 解得：U =12V

(2)由图丙得：2U U '=212

R R R + 解得：U 2' = 4V

P 2=8W

R 2 =222U P '=2(4V)8W

= 2Ω (3)由U 1∶U 2=3∶2

解得：U 1=3V

U A =U －U 1=9V

R A =9R 2=18Ω

P A =2A A

U R =4.5W 【点睛】本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目．在解题过程中，注意电路的分析，根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图，同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系，结合题目中给出的已知条件进行解决．

4．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 ；

（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 l ，设导体中全部电荷为q 后，再求出电场力做的功U W qEvt q vt l

==，将q 代换之后，小红没有得出W ＝UIt 的结果． a. 请帮助小红补充完善这个问题中电流做功的求解过程．

b. 为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量．若已知该导线中的电流密度为j ，导线的电阻率为ρ，试证明：U j l

ρ=． （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t 0（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．

【答案】（1）I neSv = （2）见解析 （3）电阻率20

2m ne t ρ=

为定值，与电压无关． 【解析】