高考物理部分电路欧姆定律试题经典及解析

高考物理部分电路欧姆定律试题经典及解析

一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律

1．如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，滑动变阻器R最大阻值为36Ω，灯泡电阻不随温度变化。闭合S、S1、S2，当滑动变阻器滑片位于最右端时，电压表示数为3V；闭合S、S1，断开S2，当滑动变阻器滑片位于最左端时，灯泡正常发光。求：

（1）电源电压；

（2）R0的阻值。

【答案】（1）12V（2）

【解析】

【详解】

（1）灯泡的电阻：；

当闭合S、S1、S2，当滑动变阻器滑片位于最右端时，

电路中的电流

电源的电压U=I（R L+R）=0.25A×（12Ω+36Ω）=12V；

（2）闭合S、S1，断开S2，当滑动变阻器滑片位于最左端时，

∵灯泡正常发光，

∴电路中的电流

R0两端的电压U0=U-U L=12V-6V=6V，

【点睛】

本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的应用，关键是开关闭合、断开时电路变化的判断和知道额定电压下灯泡正常发光。

2．以下对直导线内部做一些分析：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

q

I

t

=，推导：j=nev;

(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．

【答案】（1）j=nev（2）

E j

ρ＝

【解析】

【分析】

【详解】

（1）在直导线内任选一个横截面S，在△t时间内以S为底，v△t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：

I q

j

S tS

V

V

＝＝，其中△q=neSv△t，

代入上式可得：j=nev

（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

U

E

l ＝；

电流密度的定义为

I

j

S ＝，

将

U

I

R

＝代入，得

U

j

SR

＝；

导线的电阻

l

R

S

ρ

＝，代入上式，可得j、ρ、E三者间满足的关系式为：

E

j

ρ

＝

【点睛】

本题一要掌握电路的基本规律：欧姆定律、电阻定律、电流的定义式，另一方面要读懂题意，明确电流密度的含义．

3．为了检查双线电缆CE、FD中的一根导线由于绝缘皮损坏而通地的某处，可以使用如图所示电路。用导线将AC、BD、EF连接，AB为一粗细均匀的长L AB=100厘米的电阻丝，接触器H可以在AB上滑动。当K1闭合移动接触器，如果当接触器H和B端距离L1=41厘米时，电流表G中没有电流通过。试求电缆损坏处离检查地点的距离（即图中DP的长度

X）。其中电缆CE=DF=L=7．8千米，AC、BD和EF段的电阻略去不计。

【答案】6.396km

【解析】

【试题分析】由图得出等效电路图，再根据串并联电路规律及电阻定律进行分析，联立可求得电缆损坏处离检查地点的距离．

等效电路图如图所示：

电流表示数为零，则点H和点P的电势相等。

由得，

则

又

由以上各式得：X=6.396km

【点睛】本题难点在于能否正确作出等效电路图，并明确表头电流为零的意义是两端的电势相等．

4．如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0-10V，当使用a、c两个端点时，量程为0-100V。已知电流表的内阻Rg为500，满偏电流Ig为1mA，求电阻R1,R2的值。

【答案】；

【解析】

试题分析：接a、b时，为串联的，则

接a、c时，为串联的和，则

考点：考查了电表的改装原理

点评：做本题的关键是理解电表的改装原理

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

==

1.5V

U IR

大于电压表量程，故电压表满偏

(3)U =1V 时根据欧姆定律

2A U

I R

=

= 由能量守恒可知回路的电功率等于外力的功率，即

2)I R r Fv +=（

解得F =1.6N

6．若加在某导体两端的电压变为原来的3

5

时，导体中的电流减小了0.4A ．如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为多大？ 【答案】2A

【解析】 【详解】

设是导体两端原来的电压为U ，电流为I ，则导体电阻

U R I

=

， 又由题，导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0.4 A ，则有

35(0.4)

U

R I -=

，

联立得

()

350.4U U I I -=， 解得

=1.0A I ，

当电压变为2U 时，

22A I I '==

7．如图所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O 、A 两接线柱时，量程为3V ；当使用O 、B 两接线柱时，量程为15V ．已知电流计的内电阻R g =500Ω，满偏电流I g =100 μA ．求分压电阻R 1和R 2的阻值．

【答案】45

2.9510,1.210?Ω?Ω 【解析】 【分析】 【详解】

本题的关键是明确电压表是电流表与分压电阻串联而改装成的，当电压表达到量程时通过电流表的电流应为满偏电流，然后根据串并联规律求出分压电阻的大小即可． 解：串联分压电路的特点就是电流相同，在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流． 根据串并联规律，接O 、A 时：I g =

，解得

==2.95

，

接O 、B 时：I g =，解得

===1.2

，

8．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。

9．如图所示，当a 、b 开路时，120V ab U =，当a 、b 间接入一个100W 的灯时，

110V ab U =，灯泡正常发光，再并联一个电炉时，90V ab U =，已知灯和电炉的额定电

压相同，求电炉的额定功率．

【答案】267W 【解析】 【详解】

当a 、b 开路时，120V E =

当a 、b 之间接入一个灯时，110V ab U =，则有：

22

1110Ω121Ω100

ab U R P ===

1

ab

ab U U r E R -

= 联立可解得：

11r =Ω

当a 、b 之间再并联一个电炉时，90V ab U =，则有：

1212

ab ab

E U r R R R U R =+

+ 可得：

245.375R =Ω

所以电炉的额定功率：

2

2110W 267W 45.375

R P ==

10．如图所示的电路中，已知AB 间的电压24V AB U =，电阻110R =Ω，220R =Ω，

330R =Ω，X 、Y 表示两个理想表，求下列情况下两电表的读数：

（1）X 、Y 分别表示两个电压表； （2）X 、Y 分别表示两个电流表； （3）X 表示电流表，Y 表示电压表．

【答案】（1）120V U =，212V U = （2）1 3.6A I =，22A I = （3） 2.4A I =，

24V U = 【解析】 【详解】

（1）X 、Y 分别表示两个电压表V 1、V 2，三个电阻是串联关系； 电流为

123

0.4A U

I R R R =

=++

电压表V 1读数为

()12320V U I R R =+=

电压表V 2读数为

()11212V U I R R =+=

（2）X 、Y 分别表示两个电流表A 1、A 2，三个电阻是并联关系； 通过电阻R 1的电流为

11

2.4A U

I R =

= 通过电阻R 2的电流为

22

1.2A U

I R =

= 通过电阻R 3的电流为

33

0.8A U

I R =

= 电流表A 1的电流为：

113 3.2A A I I I =+=

电流表A 2的电流为

2232A A I I I =+=

（3）X 表示电流表A ，Y 表示电压表V ，电阻R 2和R 3被短路，电流表读数为

1

2.4A U

I R =

= 电压表V 读数为24V ；

11．如图所示，是有两个量程的电流表的电路．当使用a 、b 两个端点时，量程为I 1=1A ，当使用a 、c 两个端点时，量程为I 2=0.1A ，．已知表头的内阻R g 为100Ω，满偏电流I 为2mA ，求电阻R 1、R 2的值．

【答案】电阻R1、R2的值分别为0.2Ω和1.84Ω

【解析】

试题分析：接a、b 时为G表头与R2串联成一支路，该支路再与R1并联，作为电流表，由电路得出量程的表达式．接a、c时为R1与R2串联后与G表头并联成一电流表，由电路得出量程的表达式．由两个表达式求得R1与R2的值．

解：接a、b时，R1起分流作用为一支路，G与R2串联为一支路，此时量程为 I1=1A，而电流表的量程为当G表头达到满偏时通过两个支路的总电流，即为

I1=I g+…①

同理，接a、c时，R1+R2为一支路起分流作用，G为一支路，此时量程为 I2=0.1A

则 I2=I g+…②

由①②式构成一方程组，只有R1与R2为未知量，代入数据求得：

R1=0.2Ω，R2=1.84Ω

答：电阻R1、R2的值分别为0.2Ω和1.84Ω

【点评】本题考查电流表的改装原理，要明确改装原理，会分析串并联电路的规律，能根据并联电阻的分流作用求解量程的表达式．

12．如图所示的电路中，电阻R1＝4 kΩ，R2＝6 kΩ，电路两端所加的电压U＝60 V，用某电压表测得R1两端电压为20 V，用该电压表测R2两端电压时示数为多少？

【答案】30 V

【解析】

【详解】

测量R1时：

1

1

21

20V

R

U U

R R

==

+

并

并

，

又因为

R并1＝1V

1V

R R

R R

+

得：

R V＝12 kΩ；

测量R2时：

R并2＝2V

2V

4k

R R

R R

=Ω

+

所以两部分电阻相等，故电压表示数为30 V。