【物理】物理闭合电路的欧姆定律练习题及答案含解析
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
P2.51=A=0.5A. U15P24I2==A=1A. U24由闭合电路欧姆定律得
E=U2＋I2r
联立解得
E=6V r=2Ω.
3．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．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．
5．如图所示电路中，电源电动势E＝16V，内电阻r＝1.0Ω，电阻R1＝9.0Ω，R2＝15Ω。开关闭合后，理想电流表A的示数为0.4A。求： (1)电源的路端电压；
(2)电阻R3的阻值和它消耗的电功率。
【答案】(1)15V，(2)10Ω，3.6W。 【解析】 【详解】
(1)对R2根据欧姆定律：
U2?I2R2
整个回路的总电流：
I?E?U2 R1?r路端电压为：
U?E?Ir
代入数据得：U?15V； (2)对R3：
R3?U2 I3总电流：
I?I2?I3
代入数据得：R3?10Ω R3消耗的电功率：
2P3?I3R3
代入数据得：P3?3.6W。
6．在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm．电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω．闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板．若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m=2.0×10-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2．求：
（1）A、B两金属板间的电压的大小U； （2）滑动变阻器消耗的电功率P； （3）电源的效率η．
【答案】（1）U =200V（2）20W（3）99.500 【解析】 【详解】
（1）小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速直线运动，设A、B两极板间电压为U，根据动能定理有：
12?qU?mgd?0?mv0，
2解得：U = 200 V．
（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流I?E，而 U = IR ，
R1?R?r解得：R = 2×103 Ω
U2滑动变阻器消耗的电功率P??20W．
R
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