高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题含答案

高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及经典题型及练习题( (含答案含答案) ) 一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律 1．如图所示的电路中，当开关S 接 a 点时，标有“5V，2.5W”的小灯泡正常发光，当开关S 接 b 点时，标有“4V，4W”的电动机正常工作．求电源的电动势和内阻． 【答案】6V，2Ω 【解析】 【详解】 当开关接 a 时，电路中的电流为 I1= 由闭合电路欧姆定律得 E=U1＋I1r 当开关接 b 时，电路中的电流为 I2= 由闭合电路欧姆定律得 E=U2＋I2r 联立解得 E=6V r=2Ω. P 2.5 1 =A=0.5A. U 1 5 P 2 4 =A=1A. U 2 4 2．如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为 0.12Ω，外电路的电阻为 1.38Ω，求电路中 的电流和路端电压． 【答案】1A； 1.38V 【解析】 【分析】 【详解】 闭合开关 S 后，由闭合电路欧姆定律得： 电路中的电流 I 为：I==A=1A 路端电压为：U=IR=1×1.38=1.38（V） 3．如图所示的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为 1.6V 和 0.4A．当 S 断开时，它们的示数各改变0.1V 和 0.1A，求电源的电动势和内电阻． 【答案】E＝2 V，r＝1 Ω 【解析】 试题分析：当 S 闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得： U1＝E－I1r 即 E＝1．6＋0．4r，① 当 S 断开时，只有 R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得： U2＝E－I2r， 即 E＝（1．6＋0．1）＋（0．4－0．1）r，② 由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω． 考点：闭合电路欧姆定律 【名师点睛】求解电源的电动势和内阻，常常根据两种情况由闭合电路欧姆定律列方程组 求解，所以要牢记闭合电路欧姆定律的不同表达形式． 4．如图所示的电路中，电源电动势Ed＝6V，内阻 r＝1Ω，一定值电阻 R0＝9.0Ω，变阻箱阻 值在 0﹣99.99Ω 范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L＝100cm，板间距离 d＝ 40cm，重力加速度 g＝10m/s2，此时，将变阻箱阻值调到R1＝2.0Ω，一带电小球以 v0＝ 10m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求： （1）变阻箱阻值 R1＝2.0Ω 时，R0的电功率是多少？ （2）变阻箱阻值 R1＝2.0Ω 时，若电容器的电容 C＝2μF，则此时电容器极板上带电量多 大？ （3）保持带电小球以 v0＝10m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何 值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？ ﹣【答案】（1）2.25W（2）2×106C（3）50Ω 【解析】 【详解】 （1）当 R1＝2.0Ω 时，闭合回路电流 I 为： I  E d R 0 r  R 1 代入数据解得：I＝0.5A 所以 PR0＝I2R0＝0.52×9＝2.25W； (2)当 R1＝2.0Ω 时，UR1＝IR1＝1V 由 Q＝CU＝2×10﹣6C； (3) 当 R1＝2.0Ω 时，则：Mg＝qE E  U R1 d R 1E d R 1  R 0  r 电路中分压关系，则有： U R1  调节变阻箱阻值到R1，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则： qE2﹣Mg＝Ma 且U R1 R 1  E d R 1 r  R 0 U RE 2 1 d 又 d1 2at 22 水平向：L＝vot 由以上各工，代入数值得R1＝50Ω。 5．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d＝4cm，电源电动 势 E＝24V，内电阻 r＝1Ω，电阻 R＝15Ω，闭合开关 S．待电路稳定后，一带电量q＝﹣ 1×10﹣5C，质量 m＝2×10﹣4kg 的小球恰好静止于两板之间．取g＝10m/s2．求： （1）两板间的电压； （2）滑动变阻器接入电路的阻值． 【答案】（1）8V（2）8Ω 【解析】 【详解】 (1)对小球，由平衡条件得： mg  qE， 又E  U ， d 整理并代入数据解得： mgd2104100.04 U V 8V； q1105 (2)设此时滑动变阻器接入电路的阻值为R P， 由闭合电路欧姆定律得： I  而 E ， R R P r U  IR P ， 则得： U  代入数据可得： ER P ， R  R P  r 8  解得： 24R P ， 15 R P 1 R P  8Ω。 答： (1)两板间的电压为 8V； (2)滑动变阻器接入电路的阻值为8Ω. 6．如图 1 所示，用电动势为 E、内阻为 r 的电源，向滑动变阻器R 供电．改变变阻器 R 的 阻值，路端电压 U 与电流 I 均随之变化． （1）以 U 为纵坐标，I 为横坐标，在图 2 中画出变阻器阻值R 变化过程中 U-I 图像的示意 图，并说明 UI 图像与两坐标轴交点的物理意义． （2）a．请在图 2 画好的 U-I 关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此 时电源的输出功率； b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件． （3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、 外电路电势降落之和． 【答案】（1）U–I 图象如图所示： 图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流 （2）a 如图所示： E2 b. 4r （3）见解析 【解析】 （1）U–I 图像如图所示， 其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流 （2）a．如图所示 E 2P  I R  () R  b．电源输出的电功率： R  r 2 E2 r2 R  2r  R E2 当外电路电阻 R=r 时，电源输出的电功率最大，为P max = 4r （3）电动势定义式：E  W非静电力 q 根据能量守恒定律，在图1 所示电路中，非静电力做功W 产生的电能等于在外电路和内电 路产生的电热，即 W  I2rt  I2Rt  Irq IRq E  Ir  IR U 内 U 外 本题答案是：（1）U–I 图像如图所示， 其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流 （2）a．如图所示 E2 当外电路电阻 R=r 时，电源输出的电功率最大，为P max = 4r （3）E U 内 U 外 点睛：运用数学知识结合电路求出回路中最大输出功率的表达式，并求出当R=r 时，输出 功率最大． 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 R3的阻值分别为多大？ 【答案】20V ，得： ，由闭合电路欧姆定律 【解析】电源内阻消耗的功率为 由得： 外电路总电阻为 得：。 ，输出功率 。 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 ，内电路消耗的功率，