高中物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案

一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律

1．小勇同学设计了一种测定风力大小的装置，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为40Ω的定值电阻。V是由理想电压表改装成的指针式测风力显示器。R是与迎风板A相连的一个压敏电阻，其阻值可随风的压力大小变化而改变，其关系如下表所示。迎风板A的重力忽略不计。试求：

压力F/N 电阻R/ 0 30 50 28 100 26 150 24 200 22 250 20 300 18 … …

（1）利用表中的数据归纳出电阻R随风力F变化的函数式；

（2）若电压表的最大量程为5V，该装置能测得的最大风力为多少牛顿； （3）当风力F为500N时，电压表示数是多少；

（4）如果电源E的电动势降低，要使相同风力时电压表测得的示数不变，需要调换R0，调换后的R0的阻值大小如何变化？（只写结论）

【答案】（1）R300.04F()；（2）Fm550N；（3）U4.8V；（4）阻值变大 【解析】 【分析】 【详解】

（1）通过表中数据可得：

Fc，故R与F成线性变化关系设它们的关系式为： RRkFb

代入数据得：

R300.04F(Ω)①

（2）由题意，R0上的电压UR05V，通过R0的电流为

IUR0R0②

UREUR0③ RII解①~④式，得，当电压表两端电压UR为5V时，测得的风力最大

Fm550N④

（3）由①式得R10Ω

U（4）阻值变大

R0E4.8V⑤ RR0

2．如图所示，水平U形光滑框架，宽度L1m，电阻忽略不计，导体棒ab的质量

m0.2kg，电阻R0.5，匀强磁场的磁感应强度B0.2T，方向垂直框架向上.现用

F1N的拉力由静止开始向右拉ab棒，当ab棒的速度达到2m/s时，求此时：

1ab棒产生的感应电动势的大小； 2ab棒产生的感应电流的大小和方向； 3ab棒所受安培力的大小和方向； 4ab棒的加速度的大小．

【答案】（１）0.4V （２）0.8A 从a流向b （３）0.16N 水平向左 （４）4.2m/s2 【解析】 【分析】 【详解】

试题分析：（1）根据切割产生的感应电动势公式E=BLv，求出电动势的大小．（2）由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小，由右手定则判断电流的方向.（3）由安培力公式求出安培力的大小，由左手定则判断出安培力的方向．（4）根据牛顿第二定律求出ab棒的加速度．

（1）根据导体棒切割磁感线的电动势EBLv0.212V0.4V （2）由闭合电路欧姆定律得回路电流I为：从a流向b

（3）ab受安培力FBIL0.20.81N0.16N，由左手定则可知安培力方向为：水平向左

（4）根据牛顿第二定律有：FF安ma，得ab杆的加速度

E0.4A0.8A，由右手定则可知电流方向R0.5a

FF安m10.16m/s24.2m/s2 0.23．在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R是可变的，电源的电动势为E，电源的内阻为r，其余部分的电阻均可忽略不计。

（1）闭合开关S，写出电路中的电流I和电阻箱的电阻R的关系表达式；

（2）若电源的电动势E为3V，电源的内阻r为1Ω，闭合开关S，当把电阻箱R的阻值调节为14Ω时，电路中的电流I为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U为多大？

【答案】(1) I【解析】 【详解】

E (2)0.2A 2.8V Rr（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:

IE Rr（2）将E=3V，r=1Ω，R=14Ω，代入上式得： 电流表的示数

I=

电源两端的电压

U=IR=2.8V

3A=0.2A 141

4．如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端 分别与电源（串有一滑动变阻器 R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K相连．整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B．一质量为m，电阻不计的金属棒 ab 横跨在导轨上．已知电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为R0，不计导轨的电阻．

（1）当K接1时，金属棒 ab 在磁场中恰好保持静止，则滑动变阻器接入电路的阻值 R 为多大？

（2）当 K 接 2 后，金属棒 ab 从静止开始下落，下落距离 s 时达到稳定速度，则此稳定速度的大小为多大？下落 s 的过程中所需的时间为多少？

（3） ab 达到稳定速度后，将开关 K 突然接到3，试通过推导，说明 ab 作何种性质的运动？求 ab 再下落距离 s 时，电容器储存的电能是多少？（设电容器不漏电，此时电容器没有被击穿）

222EBLB4L4sm2gR0mgsCBLr（2）【答案】（1）（3）匀加速直线运动

mgmgR0B2L2mcB2L2【解析】 【详解】

（1）金属棒ab在磁场中恰好保持静止，由BIL=mg

IE Rr得 REBLr mgB2L2v（2）由 mg

R0得 vmgR0 B2L2BLs R0由动量定理，得mgtBILtmv 其中qIt2B4L4sm2gR0 得t22mgR0BL（3）K接3后的充电电流I mg-BIL=ma 得aqCUCBLvvCBLCBLa ttttmg=常数

mCB2L2所以ab棒的运动性质是“匀加速直线运动”，电流是恒定的． v22-v2=2as

根据能量转化与守恒得 Emgs(mv212212mv) 2mgsCB2L2解得：E 22mcBL【点睛】

本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况．

5．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R1=10 Ω，R2=10 Ω，R3=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R4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，R2与R3串联后与R1并联，所以闭合电路的总电阻：

RR1(R2R3)r

R1R2R3由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流：

I电源的两端电压：

E RUE－Ir

则R3两端的电压：

U3R3U R2R3接通电键S后通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量。 根据QCU可得：

QCU3

代入数据解得：

Q2.010-3C

6．一电瓶车的电源电动势E＝48V，内阻不计，其电动机线圈电阻R＝3Ω，当它以v＝4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力f＝48N。除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：

(1)该电动机的输出功率； (2)电动机消耗的总功率。 【答案】(1)192W，(2)384W。 【解析】

【详解】

(1)电瓶车匀速运动，牵引力为：

Ff48N

电动机的输出功率为：

P出Fv484W192W；

(2)由能量守恒定律得：

2EIP出IR

代入数据解得：I8A 所以电动机消耗的总功率为：

P总EI488W384W。

7．在如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5．闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A．求：

（1）电动机两端的电压； （2）电源输出的电功率． 【答案】（1）7.0V（2）20W 【解析】

试题分析：（1）电动机两端的电压等于电源电动势减去内阻电压与电阻R0电压之和，（2）电源输出的电功率等于电源的总功率减去热功率. （1）电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为

UEU内UR0122121.5V7V

（2）电源的输出的功率为：P总EIIr12221W20W

22

8．如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻

，两个水平放置的带电金属板

间的距离d=1.5cm。在金属板间的匀强电场中，有一质量为m=7×10-8kg，带电量

C的油滴，当把可变电阻器R3的阻值调到35Ω接入电路时，带电油滴恰好

静止悬浮在电场中，此时安培表示数I=1.5A，安培表为理想电表，取g＝10m/s2，试求：

（1）两金属板间的电场强度； （2）电源的内阻和电阻R1的阻值； （3）B点的电势． 【答案】（1）1400N/C（2）【解析】 【详解】

（1）由油滴受力平衡有，mg=qE，得到代入计算得出：E=1400N/C （2）电容器的电压U3=Ed=21V 流过

的电流

（3）27V

B点与零电势点间的电势差

根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻

（3）由于U1=φB-0，B点的电势大于零，则电路中B点的电势φB=27V.

9．电路如图所示,电源电动势E28V,内阻r =2Ω,电阻

R112,R2R44,R38,C为平行板电容器,其电容C=3.0PF,虚线到两极板间距

离相等,极板长L=0.20m,两极板的间距d1.0102m

（1）若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过R4的总电荷量为多少?

（2）若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v02.0m/s的初速度射入C的电场中,

刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?( g取10m/s2)

【答案】（1）6.01012C；（2）不能从C的电场中射出. 【解析】 【详解】

（1）开关S断开时,电阻R3两端的电压为

U3开关S闭合后,外电阻为

R3E16V

R2R3rR路端电压为

R1R2R36

R1R2R3RE21V. RrR3U14V R2R3U此时电阻R3两端电压为

U3'则流过R4的总电荷量为

QCU3CU'36.01012C

（2）设带电微粒质量为m,电荷量为q当开关S断开时有

qU3mg d当开关S闭合后,设带电微粒加速度为a,则

qU3'mgma

d设带电微粒能从C的电场中射出,则水平方向运动时间为:

t竖直方向的位移为:

L v0y由以上各式求得

12at 2y6.251013m故带电微粒不能从C的电场中射出.

d 2

10．如图所示的电路中，当开关K断开时，V、A的示数分别为2.1V和0.5A，闭合K后它

们的示数变为2V和0.6A，求电源的电动势和内电阻？（两表均为理想表）

【答案】2.6V，1Ω 【解析】 【分析】 【详解】

解：根据欧姆定律得：EU1I1r，EU2I2r 代入数据得：E2.10.5r，E20.6r 解得：E=2.6V，r=1Ω

11．如图所示，电源电动势E=8V，内阻r=10Ω，R1=20Ω,R2=30Ω,电容器两极板间距d=0.1m。当电键闭合时，一质量m=2×10-3kg的带电液滴恰好静止在两极板中间。取重力加速度g=10m/s2，求：

（1）带电液滴所带电荷量的大小q以及电性；

（2）断开电键，电容器充放电时间忽略不计，液滴运动到某一极板处需要经过多长时间？

【答案】（1）5×10-4C，带正电；（2）0.1s。 【解析】 【详解】

（1）电键闭合时，两板间电压U1：

U1液滴保持静止：

R2E4V

R1R2rq解得：q=5×10-4C，带正电 （2）电键断开时，两板间电压：

U1mg dU2=E=8V

液滴向上做匀加速运动，加速度a：

qU2mgma dd12at 22解得：t=0.1s

12．如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，电动机绕组的电阻R0=0.5Ω，电键S1始终闭合．当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求： （1）电源的内电阻；

（2）当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率．

【答案】（1）1Ω（2）1606W 【解析】 【分析】 【详解】

设S2断开时R1消耗的功率为P1，则

2EPR1 1Rr1代入数据可以解得，

r1

设S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2，则

U2P2

R1解得，

U=84V

由闭合电路欧姆定律得，

EUIr

代入数据，得

I26A

流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，

I1而电流关系:

U4A R1I1I2I

所以

I222A

由

2UI2P出I2R0

代入数据得，

P出1606W