高中物理部分電路歐姆定律及其解題技巧及練習(xí)題(含答案)

高中物理部分電路歐姆定律及其解題技巧及練習(xí)題(含答案)一、高考物理精講專題部分電路歐姆定律1．有一燈泡標(biāo)有“”的字樣，源電壓為，內(nèi)阻不計(jì).現(xiàn)用一個(gè)的滑動(dòng)變阻器來(lái)控制電路，試分別就連成如圖所示的限流電路和分壓電路，求:（1）它們的電流、電壓的調(diào)節(jié)范圍；（2）兩種電路要求滑動(dòng)變阻器的最大允許電流；（3）當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，兩種電路的效率.【答案】（1），，（2）（3）【解析】【詳解】燈泡的電阻（1）a.當(dāng)滑動(dòng)端在最左端時(shí)電阻最大，則最小電流：當(dāng)滑動(dòng)端在最右端時(shí)電阻最小為0，則最大電流：則電流的調(diào)節(jié)范圍是：0.225A~0.75A燈泡兩端電壓的范圍：，即；b.當(dāng)滑動(dòng)端在最左端時(shí)，燈泡兩端電壓為零，電流為零；當(dāng)滑到最右端時(shí)，兩端電壓為9V，燈泡電流為則電流的調(diào)節(jié)范圍是：0~0.75A燈泡兩端電壓的范圍：；（2）a.電路中滑動(dòng)變阻器允許的最大電流等于燈泡的額定電流，即為0.5A；b.電路中滑動(dòng)變阻器允許的最大電流為0.75A；（3）a.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電路的電流為0.5A，則電路的效率：b.可以計(jì)算當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)與燈泡并聯(lián)部分的電阻為x滿足：解得x=24Ω此時(shí)電路總電流電路的效率2．4～1.0T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化（或均勻變化）（4）磁場(chǎng)反向，磁敏電阻的阻值不變．【解析】（1）當(dāng)B＝0.6T時(shí)，磁敏電阻阻值約為6×150Ω＝900Ω，當(dāng)B＝1.0T時(shí)，磁敏電阻阻值約為11×150Ω＝1650Ω．由于滑動(dòng)變阻器全電阻20Ω比磁敏電阻的阻值小得多，故滑動(dòng)變阻器選擇分壓式接法；由于，所以電流表應(yīng)內(nèi)接．電路圖如圖所示．（2）方法一：根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以求得磁敏電阻的阻值分別為：，，，，，故電阻的測(cè)量值為（1500－1503Ω都算正確．）由于，從圖1中可以讀出B＝0.9T方法二：作出表中的數(shù)據(jù)作出U－I圖象，圖象的斜率即為電阻（略）．（3）在0～0.2T范圍，圖線為曲線，故磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或非均勻變化）；在0.4～1.0T范圍內(nèi)，圖線為直線，故磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化（或均勻變化）；（4）從圖3中可以看出，當(dāng)加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的磁場(chǎng)時(shí)，磁敏電阻的阻值相等，故磁敏電阻的阻值與磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān)．本題以最新的科技成果為背景，考查了電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力．從新材料、新情景中舍棄無(wú)關(guān)因素，會(huì)看到這是一個(gè)考查伏安法測(cè)電阻的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題，及如何根據(jù)測(cè)得的U、I值求電阻．第（3）、（4）問(wèn)則考查考生思維的靈敏度和創(chuàng)新能力．總之本題是一道以能力立意為主，充分體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)的三維目標(biāo)，考查學(xué)生的創(chuàng)新能力、獲取新知識(shí)的能力、建模能力的一道好題．3．如圖所示電路,A、B兩點(diǎn)間接上一電動(dòng)勢(shì)為4V、內(nèi)電阻為1Ω的直流電源,3個(gè)電阻的阻值均為4Ω,電容器的電容為20μF,開始開關(guān)閉合，電流表內(nèi)阻不計(jì),求:（1）電流表的讀數(shù);（2）電容器所帶電荷量;（3）開關(guān)斷開后,通過(guò)R2的電荷量.【答案】（1）0.8A（2）6.4×10-5C；（3）3.2×10-5C【解析】試題分析：（1）當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電阻R1、R2被短路．根據(jù)歐姆定律得，電流表的讀數(shù)（2）電容器所帶的電量Q=CU3=CIR3=20×10-6×0.8×4C=6.4×10-5C；（3）斷開電鍵S后，電容器相當(dāng)于電源，外電路是R1、R2相當(dāng)并聯(lián)后與R3串聯(lián)．由于各個(gè)電阻都相等，則通過(guò)R2的電量為Q′=1/2Q=3.2×10-5C考點(diǎn)：閉合電路的歐姆定律；電容器【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)閉合電路的歐姆定律以及電容器的帶電量的計(jì)算問(wèn)題；解題的關(guān)鍵是搞清電路的結(jié)構(gòu)，知道電流表把兩個(gè)電阻短路；電源斷開時(shí)要能搞清楚電容器放電電流的流動(dòng)路線，此題是中等題，考查物理規(guī)律的靈活運(yùn)用.4．如圖1所示，水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的第一象限有磁場(chǎng)分布，方向垂直于水平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿y軸方向沒有變化，與橫坐標(biāo)x的關(guān)系如圖2所示，圖線是雙曲線（坐標(biāo)軸是漸進(jìn)線）；頂角θ=45°的光滑金屬長(zhǎng)導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi)，ON與x軸重合，一根與ON垂直的長(zhǎng)導(dǎo)體棒在水平向右的外力作用下沿導(dǎo)軌MON向右滑動(dòng)，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸．已知t=0時(shí)，導(dǎo)體棒位于頂角O處；導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m=2kg；OM、ON接觸處O點(diǎn)的接觸電阻為R=0.5Ω，其余電阻不計(jì)；回路電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系如圖3所示，圖線是過(guò)原點(diǎn)的直線．求：（1）t=2s時(shí)流過(guò)導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I2的大??；（2）1～2s時(shí)間內(nèi)回路中流過(guò)的電量q的大?。唬?）導(dǎo)體棒滑動(dòng)過(guò)程中水平外力F（單位：N）與橫坐標(biāo)x（單位：m）的關(guān)系式．【答案】（1）t=2s時(shí)流過(guò)導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I2的大小為8A；（2）1～2s時(shí)間內(nèi)回路中流過(guò)的電量q的大小為6C；（3）導(dǎo)體棒滑動(dòng)過(guò)程中水平外力F與橫坐標(biāo)x的關(guān)系式為F=（4+4）N．【解析】試題分析：（1）根據(jù)E—t圖像中的圖線是過(guò)原點(diǎn)的直線特點(diǎn)有：得：（2分）（2）可判斷I—t圖像中的圖線也是過(guò)原點(diǎn)的直線（1分）有：t=1s時(shí)可有：（2分）得：（1分）（3）因θ=45°，可知任意t時(shí)刻回路中導(dǎo)體棒有效切割長(zhǎng)度L=x（2分）再根據(jù)B—x圖像中的圖線是雙曲線特點(diǎn)：Bx=1有：且（2分）可得：，所以導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度（2分）又有：且也與時(shí)間成正比（2分）再有：（2分）（2分）得：（2分）考點(diǎn)：本題考查電磁感應(yīng)、圖像、力與運(yùn)動(dòng)等知識(shí)，意在考查學(xué)生讀圖、試圖的能力，利用圖像和數(shù)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力．5．有三盤電燈L1、L2、L3，規(guī)格分別是“110V，100W”，“110V，60W”，“110V，25W”要求接到電壓是220V的電源上，使每盞燈都能正常發(fā)光．可以使用一直適當(dāng)規(guī)格的電阻，請(qǐng)按最優(yōu)方案設(shè)計(jì)一個(gè)電路，對(duì)電阻的要求如何？【答案】電路如圖所示，電阻的要求是阻值為806.7Ω，額定電流為A．【解析】將兩個(gè)電阻較大的電燈“110V60W”、“110V25W”與電阻器并聯(lián)，再與“110V100W”串連接在220V的電源上，電路連接如圖所示，當(dāng)左右兩邊的總電阻相等時(shí)才能各分壓110V，使電燈都正常發(fā)光．由公式P=UI得L1、L2、L3的額定電流分別為：I1==A=A，I2==A=A，I3=A=A則通過(guò)電阻R的電流為I=I1﹣I2﹣I3=A=AR==Ω=806.7Ω答：電路如圖所示，電阻的要求是阻值為806.7Ω，額定電流為A．【點(diǎn)評(píng)】本題考查設(shè)計(jì)電路的能力，關(guān)鍵要理解串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，知道用電器在額定電壓下才能正常工作，設(shè)計(jì)好電路后要進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否達(dá)到題目的要求．6．如圖所示，U=10V，電阻R1=4Ω，R2=6Ω，電容C=30μF。（1）閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，求通過(guò)R1的電流強(qiáng)度；（2）然后斷開S，求這以后流過(guò)R1的電量是多少？【答案】（1）1A；（2）【解析】試題分析：（1）S閉合，電路穩(wěn)定后（即電容器充電完畢）即為R1與R2的串聯(lián)電路，所以通過(guò)R1的流為，此時(shí)電容C與R2并聯(lián)，兩極間電壓U1=IR2=1×6=6V，且上板帶電荷。（2）斷開S后，由于U=10V，所以繼續(xù)給電容器充電至極板電壓U2=U=10V，仍是上板帶正電，流過(guò)R1的電量等于繼續(xù)給電容器的充電電量，所以考點(diǎn)：含有電容器的電路問(wèn)題【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵理清電路，判斷電容器與誰(shuí)并聯(lián)，通過(guò)Q=CU進(jìn)行求解．（1）閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流大小；（2）電鍵閉合時(shí)，C1與電阻R2并聯(lián)，根據(jù)Q=CU求出電容器C1的電量，此時(shí)電容器C2兩端的電壓為0．電鍵S斷開，兩電容都與電源并聯(lián)，根據(jù)Q=CU求出兩電容器的電量，從而求出斷開S后流過(guò)電阻R1的電量．7．如圖所示，R1＝2Ω，R2＝3Ω，滑動(dòng)變阻器最大值R3＝5Ω，則當(dāng)滑動(dòng)觸頭從a滑到b的過(guò)程中，電流表示數(shù)的最小值為多少？【答案】2A【解析】【分析】【詳解】設(shè)觸頭上部分電阻為xΩ，則下部分為（5-x）Ω，總電阻由數(shù)學(xué)知識(shí)可知當(dāng)2+x=8-x時(shí)，即x=3Ω時(shí)，R最大，此時(shí)Rmax=Ω=2.5Ω安培表的示數(shù)最?。军c(diǎn)睛】外電路的總電阻與局部電路電阻的變化是一致的，當(dāng)局部電阻增大時(shí)，總電阻也增大，本題就根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行分析．8．如圖所示，P是一個(gè)表面鑲有很薄電熱膜的長(zhǎng)陶瓷管，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D，鍍膜的厚度為d.管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N.現(xiàn)把它接入電路中，測(cè)得它兩端電壓為U，通過(guò)它的電流為I.則金屬膜的電阻為多少？鍍膜材料的電阻率為多少？【答案】【解析】【詳解】根據(jù)歐姆定律得，金屬膜的電阻．由于金屬膜的厚度很小，所以，在計(jì)算橫截面積時(shí)，近似的計(jì)算方法是：若將金屬膜剝下，金屬膜可等效為長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為πD（周長(zhǎng)），高為厚度為d的長(zhǎng)方體金屬膜的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積s=πDd;根據(jù)，求得.【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握歐姆定律的公式和電阻定律的公式，并能靈活運(yùn)用．9．如圖所示，A為電解槽，為電動(dòng)機(jī)，N為電爐子，恒定電壓U＝12V，電解槽內(nèi)阻RA＝2Ω，當(dāng)S1閉合，S2、S3斷開時(shí)，電流表示數(shù)為6A；當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，電流表示數(shù)為5A，且電動(dòng)機(jī)輸出功率為35W；當(dāng)S3閉合，S1、S2斷開時(shí)，電流表示數(shù)為4A．求：(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率；(2)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻；(3)在電解槽工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少．【答案】(1)2Ω72W(2)1Ω(3)16W【解析】試題分析：（1）電爐子為純電阻元件，由歐姆定律得其發(fā)熱功率為：（2）電動(dòng)機(jī)為非純電阻元件，由能量守恒定律得所以（3）電解槽工作時(shí)，由能量守恒定律得：考點(diǎn)：閉合電路歐姆定律點(diǎn)評(píng)：注意純電阻電路與非純電阻電路在的區(qū)別10．如圖所示，，，，，當(dāng)電位器滑動(dòng)頭調(diào)至最上端和最下端時(shí)，AB間的總電阻分別是多大？AB間最大阻值為多少？【答案】【解析】【詳解】當(dāng)電位器滑動(dòng)頭調(diào)至最上端時(shí)，，串聯(lián)，故：與并聯(lián)，故：之后與串聯(lián)，故：當(dāng)電位器滑動(dòng)頭調(diào)至最下端時(shí)，，串聯(lián)，故：與并聯(lián)，故：之后與串聯(lián)，故：設(shè)在電位器滑動(dòng)頭上側(cè)的電阻為，那么，下側(cè)的電阻為：這時(shí)，與串聯(lián)的并聯(lián)電路中，一支路電阻為：另一支路電阻為：所以，并聯(lián)電路的總電阻：當(dāng)滿足：取得最大值，即當(dāng)時(shí)，，那么間最大阻值為：11．如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=3Ω，R2=6Ω，電容器的電容C=3.6μF，二極管D具有單向?qū)щ娦裕_始時(shí)，開關(guān)S1閉合，S2斷開．（1）合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器C上電量變化了多少？（2）合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過(guò)R1的電量是多少？【答案】（1）1.8×10–6C；（2）9.6×10–6C【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)開關(guān)S1閉合，S2斷開時(shí)，電容兩端的電壓為，干路電流為根據(jù)閉合電路歐姆定律有①=②合上開關(guān)S2后，電容電壓為，干路電流為．根據(jù)閉合電路歐姆定律有③=④所以電容器上電量變化了⑤（或電容器上電量減少了）（2）合上S2后，電容上電量為Q⑥斷開S1后，和的電流與阻值成反比，故流過(guò)的電量與阻值成反比故流過(guò)的電量⑦12．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻不計(jì)，R1、R2、R3為定值電阻，阻值分別為1Ω、0.5Ω、9Ω、R4、R5為電阻箱，最大阻值均為99.9Ω，右側(cè)豎直放置一個(gè)電容為1.5×10﹣3μF的理想平行板電容器，電容器板長(zhǎng)0.2m，板間距為0.125m。一帶負(fù)電粒子以0.8m/s的速度沿平行板中線進(jìn)入，恰好勻速通過(guò)，不計(jì)空氣阻力，此時(shí)R4、R5阻值分別為1.8Ω、1Ω．試求：(1)帶電粒子勻速穿過(guò)電容器時(shí)，求電容器的電荷量為多少？(2)欲使粒子向上偏轉(zhuǎn)但又不打到電容器的上板，R4阻值不得超過(guò)多少Ω？(3)欲使粒子向下偏轉(zhuǎn)但又不打到電容器的下板，R4阻值不得低于多少Ω？【答案】(1)3×10﹣9C(2)5.7Ω(3)0.69Ω【解析】【詳解】(1)電容器與R2、R3、R4這部分電路并聯(lián)，當(dāng)粒子勻速穿過(guò)電容器時(shí)，R2、R3、R4這部分電路的總電阻為:，根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)可得這部分的電壓，電容器的電荷量為。(2)當(dāng)粒子勻速穿過(guò)電容器時(shí)，有，粒子在電容器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；當(dāng)粒子向上偏轉(zhuǎn)且剛好經(jīng)過(guò)上極板最右端時(shí)，在豎直方向上，有，解得：a=2m/s2．由牛頓第二定律得，可得，并可得，由