高考物理闭合电路的欧姆定律及其解题技巧及练习题 ( 含答案 )一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1． 如图所示电路，电源电动势为 1.5V，内阻为 0.12 Ω，外电路的电阻为 1.38 Ω，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=11.38=1.38（ V）2． 如图所示电路中， R1 9Ω， R2 30Ω，开关 S 闭合时电压表示数为 11.4V，电流表示数为 0.2A，开关 S 断开时电流表示数为 0.3A，求：(1)电阻 R3 的值．(2)电源电动势和内电阻．【答案】（ 1） 15Ω （2） 12V 1 Ω【解析】【详解】(1)由图可知，当开关 S 闭合时，两电阻并联，根据欧姆定律则有：U (I 1 IR 2 ) R1 IR2R3解得：R3 15Ω(2) 由图可知，当开关 S 闭合时，两电阻并联，根据闭合电路的欧姆定律则有：E U (I 1IR2 )r 11.4 0.6rR3S 断开时，根据闭合电路的欧姆定律则有：E I 2 (R1 R2 r ) 0.3 (39 r )联立解得：E 12Vr 1Ω3． 如图所示电路中，r 是电源的内阻， R12是外电路中的电阻，如果用r12分和 RP， P和 P别表示电阻 r ，R12上所消耗的功率，当12， RR =R = r 时，求：(1) Ir∶I1∶I2 等于多少(2)Pr∶ P1∶ P2 等于多少【答案】 (1)2： 1： 1；(2)4： 1：1。
解析】【详解】(1)设干路电流为 I，流过 R1 和 R2 的电流分别为 I1 和 I2由题， R1 和 R2 并联，电压相等，电阻也相等，则电流相等，故1I1=I2= I2即Ir∶ I1∶ I2=2： 1：1(2)根据公式 P=I2R，三个电阻相等，功率之比等于电流平方之比，即Pr： P1： P2=4： 1： 14． 如图所示， R 为电阻箱， V 为理想电压表．当电阻箱读数为 R1＝ 2Ω时，电压表读数为U1＝ 4V；当电阻箱读数为 R2＝ 5Ω时，电压表读数为 U2＝ 5V．求：（1）电源的电动势 E 和内阻 r．（2）当电阻箱 R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值 Pm 为多少？【答案】（ 1） E=6 V r =1 Ω （ 2）当 R=r=1 Ω 时， Pm=9 W【解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律EUIr 得：EU 1U 1r ，代入得 E 4442r ① ，R12EU 2U 2 r ，代入得： E55 r5r ②，R25联立上式并代入数据解得：E=6V， r=1 Ω（2）当电阻箱的阻值等于电源的内电阻时电源的输出功率最大，即有R=r=1 Ω电源的输出功率最大为：PmI 2 R( E ) 2 rE262W9W ；2r4r415． 如图所示，电路中接一电动势为 4V、内阻为 2Ω 的直流电源，电阻 R1、 R2 、R3、 R4 的阻值均为 4Ω，电容器的电容为 30μF，电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：（ 1）电流表的读数（ 2）电容器所带的电荷量（ 3）如果断开电源，通过 R2 的电荷量-5Q-5【答案】（ 1） 0.4A（2=2.410 C） 4.8 10C （ 3）2【解析】【分析】【详解】当电键 S 闭合时，电阻R、 R2 被短路．根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即电流表的读1数．电容器的电压等于 R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量．断开电键 S 后，电容器通过 R 、 R2 放电，R 、 R2 相当并联后与R3 串联．再求解通过R2 的电量．11（1）当电键 S 闭合时，电阻R1 、 R2 被短路．根据欧姆定律得E0.4 A电流表的读数 IR3 r（2）电容器所带的电量Q CU 3CIR34.810 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R1 、 R2 相当并联后与 R3 串联．由于各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1Q2.4 10 5 C26． 如图所示的电路中，电源的电动势E12V ，内阻未知， R1 8， R21.5 ， L 为规格“ 3V ， 3W ”的灯泡，开关 S 断开时，灯泡恰好正常发光．（不考虑温度对灯泡电阻的影响）试求：（ 1）灯泡的额定电流和和灯丝电阻；（ 2）电源的内阻；（ 3）开关 S 闭合时，灯泡实际消耗的功率．【答案】 （1） 1A3（ 2） 1（ 3） 0.48W【解析】（1）灯泡的额定电流I 0P03A1A，灯丝电阻 RU 0 23 ；U 03LP0（2）断开 S 时，灯 L 正常发光，即I 1I 0 ，根据闭合电路欧姆定律E I（0 R1RL r），得 rE( R1RL )121 ；I 08 31（3）闭合 S 时，设外电路总电阻为R外， R并RL R231.5RL R231 ；1.5所以 R外R并 R1189 ；设干路电流为 I 总 ，则 I 总Er12 A1.2A ；R外91灯两端的电压 U L ，则 U LI 总RL R21.21V 1.2V ；R2RL灯的实际功率为 PL ： PU L21.21.2W0.48W ．LRL3点睛：对于直流电路的计算问题，往往先求出局部的电阻，再求出外电路总电阻，根据欧姆定律求出路端电压和总电流，再计算各部分电路的电压和电流．7． 如图所示，线段 A 为某电源的 U－ I 图线，线段 B 为某电阻 R 的 U－ I 图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：（ 1）电源的输出功率 P 出 是多大？（ 2）电源内部损耗的电功率 P 内是多少？（ 3）电源的效率 η是多大？【答案】（ 1） 4W，（ 2）2W，（ 3）66.7%【解析】试题分析：（ 1）由电源的 U-I 图象读出电动势，求出内阻．两图线交点表示电阻与电源组成闭合电路时的工作状态，读出电压和电流，由公式P=UI 求出电源的输出功率出 ． （ 2 ） 电 源 内 部 损 耗 的 电 功 率 由 公 式 内2求 解 ． （ 3 ） 电 源 的 总 功 率 为I rPPP总IE ，电源的效率为P出 ．代入数据求解即可．P总（1）从 A 的图线可读出，电源的电动势E=3V，内阻 rE3I m0.56从图象的交点可读出：路端电压U=2V，电路电流 I=2A则电源的输出功率为 PUI2 2W4W出（2）电源内部损耗的电功率PIr2 0.5W2W内22（3）电源的总功率为 P总IE23W6WP出466.7%故电源的效率为100%P总6【点睛】本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，关键要理解两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接读出电流和路端电压，从而求出电源的输出功率．8． 如图所示，电路由一个电动势为 E、内电阻为 r 的电源和一个滑动变阻器 R组成。
请推导当满足什么条件时，电源输出功率最大，并写出最大值的表达式2【答案】 E4r【解析】【分析】【详解】由闭合电路欧姆定律IER r电源的输出功率P I 2 R得E 2RP ( R r ) 2有E 2RP ( R r )2 4Rr当 R=r 时， P 有最大值，最大值为PmE 2.4r9．用电流传感器和电压传感器等可测干电池的电动势和内电阻．改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作。
