高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧(超强)及练习题(含答案)
一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律
1．平行导轨P、Q相距l＝1 m，导轨左端接有如图所示的电路．其中水平放置的平行板电容器两极板M、N相距d＝10 mm，定值电阻R1＝R2＝12 Ω，R3＝2 Ω，金属棒ab的电阻r＝2 Ω，其他电阻不计．磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m＝1×10－14kg，电荷量q＝－1×10－14C的微粒恰好静止不动．取g＝10 m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好．且速度保持恒定．试求：
(1)匀强磁场的方向和MN两点间的电势差 (2)ab两端的路端电压； (3)金属棒ab运动的速度．
【答案】(1) 竖直向下；0.1 V(2)0.4 V. (3) 1 m/s. 【解析】 【详解】
（1）负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故M板带正电．ab棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab棒等效于电源，感应电流方向由b→a，其a端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下． 微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mg＝Eq 又E＝UMN dmgd所以UMN＝＝0.1 V
qUMN（2）由欧姆定律得通过R3的电流为I＝＝0.05 A
R3则ab棒两端的电压为Uab＝UMN＋I×0.5R1＝0.4 V. （3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝BLv 由闭合电路欧姆定律得E＝Uab＋Ir＝0.5 V 联立解得v＝1 m/s.
2．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E?6V，电源内阻
r?1?，电阻R?3?，重物质量m?0.10kg，当将重物固定时，理想电压表的示数为
5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为
5.5V，(不计摩擦，g取10m/s2).求：
?1?串联入电路的电动机内阻为多大？ ?2?重物匀速上升时的速度大小．
?3?匀速提升重物3m需要消耗电源多少能量？
【答案】（1）2?；（2）1.5m/s（3）6J 【解析】 【分析】
根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压.电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和，根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小，根据W?EIt求解匀速提升重物3m需要消耗电源的能量． 【详解】
?1?由题，电源电动势E?6V，电源内阻r?1?，当将重物固定时，电压表的示数为
5V，则根据闭合电路欧姆定律得 电路中电流为I?E?U6?5??1A r1U?IR5?1?3???2? I1r电动机的电阻RM??2?当重物匀速上升时，电压表的示数为U?5.5V，电路中电流为I'?E?U'?0.5A
电动机两端的电压为UM?E?I'?R?r??6?0.5??3?1?V?4V 故电动机的输入功率P?UMI'?4?0.5?2W 根据能量转化和守恒定律得
UMI'?mgv?I'2R
代入解得，v?1.5m/s
?3?匀速提升重物3m所需要的时间t?h?v【点睛】
3?2s， 1.5则消耗的电能W?EI't?6?0.5?2?6J
本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用.对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立．
3．如图所示电路中，电阻R1=R2=R3=10Ω，电源内阻r=5Ω，电压表可视为理想电表。当开关S1和S2均闭合时，电压表的示数为10V。求： （1）电源的电动势
（2）当开关S1闭合而S2断开时，电压表的示数
【答案】(1)E=20V(2)16V 【解析】 【详解】
(1)电阻R2中的电流
I?外电阻
U2?1A R2R1R3?15?
R1?R3E R?rR?R2?根据闭合电路欧姆定律
I?得
E=I（R+r）
代入数据解得：
E=1×（15+5）V=20V
(2)当开关S1闭合而S2断开时；由闭合电路欧姆定律可知：
U?解得：
R1?R2E
R1?R2?RU?16V
4．有一个100匝的线圈，在0.2s内穿过它的磁通量从0.04Wb增加到0.14Wb，求线圈中的感应电动势为多大？如果线圈的电阻是10Ω，把它跟一个电阻是990Ω的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？ 【答案】50V， 0.05A． 【解析】 【详解】
已知n=100匝，△t=0.2s，△Φ=0.14Wb-0.04Wb=0.1Wb，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势
??0.1?100?V=50V ?t0.2由闭合电路欧姆定律得，通过电热器的电流
E?nI?
E50?A=0.05A R?r10?9905．在图中R1＝14Ω，R2＝9Ω．当开关处于位置1时，电流表读数I1＝0.2A；当开关处于位置2时，电流表读数I2＝0.3A．求电源的电动势E和内电阻r．
【答案】3V，1Ω 【解析】 【详解】
当开关处于位置1时，根据闭合电路欧姆定律得：
E=I1（R1+r）
当开关处于位置2时，根据闭合电路欧姆定律得：
E=I2（R2+r）
代入解得：r=1Ω，E=3V
答：电源的电动势E=3V，内电阻r=1Ω．
6．如图所示，E=l0V，r=1Ω，R1=R3=5Ω，R2=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R3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
UC?R2E?4V，
R2?R1?rqUC?mg dS闭合后，
UC??设带电粒子加速度为a，则
R2E?8V R2?rqUC'?mg?ma， d解得a＝g，方向竖直向上．
（2）S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以
ΔQ＝C（UC′－UC）＝4×10－4C
7．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3为滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．计算： （1）定值电阻R2的阻值； （2）滑动变阻器的最大阻值； （3）电源的电动势和内阻．
【答案】（1）5Ω（2）300Ω （3）20V；20Ω 【解析】 【详解】
（1）当R3的滑片滑到最右端时，R3、R1均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上B点，故由B点的U、I值可求出R2的阻值为：
R2?UB4???5? IB0.8（2）滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3阻值最大．设此时外电路总电阻为R，由图像中A点坐标求出：
R?UA16???80? IA0.2R?代入数据解得滑动变阻器最大阻值
R1R3+R2 R1+R3R3?300?
（3）由闭合电路欧姆定律得：
E?U+Ir
将图像中A、B两点的电压和电流代入得：
高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧(超强)及练习题(含答案)
