高考物理部分电路欧姆定律解题技巧分析及练习题(含答案)及解析

高考物理部分电路欧姆定律解题技巧分析及练习题(含答案)及解析

一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律

1．材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度．如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线，其中R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B.请按要求完成下列实验．

(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.6～1.0 T，不考虑磁场对电路其他部分的影响)．要求误差较小．提供的器材如下：

A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝150 Ω

B．滑动变阻器R，总电阻约为20 Ω

C．电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 Ω

D．电压表V，量程3 V，内阻约3 kΩ

E．直流电源E，电动势3 V，内阻不计

F．开关S，导线若干

(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：

123456

U(V)0.000.450.91 1.50 1.79 2.71

I(mA)0.000.300.60 1.00 1.20 1.80

根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B＝______Ω.

结合题图可知待测磁场的磁感应强度B＝______T.

(3)试结合题图简要回答，磁感应强度B在0～0.2 T和0.4～1.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？

________________________________________________________________________.

(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)，由图线可以得到什么结论？

___________________________________________________________________________.【答案】（1）见解析图

（2）1500；0.90

（3）在0～0.2T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或不均匀变化）；在

2．如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，滑动变阻器R最大阻值为36Ω，灯泡电阻不随温度变化。闭合S、S1、S2，当滑动变阻器滑片位于最右端时，电压表示数为3V；闭合S、S1，断开S2，当滑动变阻器滑片位于最左端时，灯泡正常发光。求：

（1）电源电压；

（2）R0的阻值。

【答案】（1）12V（2）

【解析】

【详解】

（1）灯泡的电阻：；

当闭合S、S1、S2，当滑动变阻器滑片位于最右端时，

电路中的电流

电源的电压U=I（R L+R）=0.25A×（12Ω+36Ω）=12V；

（2）闭合S、S1，断开S2，当滑动变阻器滑片位于最左端时，

∵灯泡正常发光，

∴电路中的电流

R0两端的电压U0=U-U L=12V-6V=6V，

【点睛】

本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的应用，关键是开关闭合、断开时电路变化的判断和知道额定电压下灯泡正常发光。

3．以下对直导线内部做一些分析：设导线单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v．现将导线中电流I与导线横截面积S的比值定义为电流密度，其大小用j表示．

(1)请建立微观模型,利用电流的定义

q

I

t

=，推导：j=nev;

(2)从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动．设导体的电阻率为ρ，导体内场强为E，试猜想j与E的关系并推导出j、ρ、E三者间满足的关系式．

【答案】（1）j=nev（2）

E j

ρ＝

【解析】

【分析】

【详解】

（1）在直导线内任选一个横截面S，在△t时间内以S为底，v△t为高的柱体内的自由电子

都将从此截面通过，由电流及电流密度的定义知：

I q

j

S tS

V

V

＝＝，其中△q=neSv△t，

代入上式可得：j=nev

（2）（猜想：j与E成正比）设横截面积为S，长为l的导线两端电压为U，则

U

E

l ＝；

电流密度的定义为

I

j

S ＝，

将

U

I

R

＝代入，得

U

j

SR

＝；

导线的电阻

l

R

S

ρ

＝，代入上式，可得j、ρ、E三者间满足的关系式为：

E

j

ρ

＝

【点睛】

本题一要掌握电路的基本规律：欧姆定律、电阻定律、电流的定义式，另一方面要读懂题意，明确电流密度的含义．

4．在如图甲所示电路中，已知电源的电动势E＝6 V、内阻r＝1 Ω，A、B两个定值电阻的阻值分别为R A＝2 Ω和R B＝1 Ω，小灯泡的U－I图线如图乙所示，求小灯泡的实际电功率和电源的总功率分别为多少？

【答案】0.75 W(0.70 W～0.80 W均算正确)；10.5 W(10.1 W～10.9 W均算正确)

【解析】

【详解】

设小灯泡两端电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律有

E＝U＋（I+） (R A＋r)

代入数据有U＝1.5－0.75I

作电压与电流的关系图线，如图所示：

交点所对应的电压U＝0.75 V(0.73 V～0.77 V均算正确)

电流I＝1 A(0.96 A～1.04 A均算正确)

则灯泡的实际功率P＝UI＝0.75 W(0.70 W～0.80 W均算正确)

电源的总功率P总＝E（I+）＝10.5 W(10.1 W～10.9 W均算正确)

5．为了检查双线电缆CE、FD中的一根导线由于绝缘皮损坏而通地的某处，可以使用如图所示电路。用导线将AC、BD、EF连接，AB为一粗细均匀的长L AB=100厘米的电阻丝，接触器H可以在AB上滑动。当K1闭合移动接触器，如果当接触器H和B端距离L1=41厘米时，电流表G中没有电流通过。试求电缆损坏处离检查地点的距离（即图中DP的长度X）。其中电缆CE=DF=L=7．8千米，AC、BD和EF段的电阻略去不计。

【答案】6.396km

【解析】

【试题分析】由图得出等效电路图，再根据串并联电路规律及电阻定律进行分析，联立可求得电缆损坏处离检查地点的距离．

等效电路图如图所示：

电流表示数为零，则点H和点P的电势相等。

由得，

则

又

由以上各式得：X=6.396km

【点睛】本题难点在于能否正确作出等效电路图，并明确表头电流为零的意义是两端的电势相等．

6．（11分）如图示电路中，电阻R1=R2=6Ω，R3=4Ω，R4=3Ω。电源内阻r=2Ω。不计电压表和电流表的影响。S断开时，电压表的示数为2.25V。求：

（1）电源电动势E；

（2）S合上后，电流表的示数。

【答案】（1）6V ；（2）0.8A

【解析】试题分析：（1）S断开时，其等效电路如图所示，

外电路上的电阻

电压表的示数为R4两端的电压，根据分压公式：

解得 E=6V

（2）S闭合时，其等效电路如图所示，

R1和R4并联后再与 R3串联，R2直接并联在电源两端，外电路的总电阻

电路总电流：

=3.6V

根据分压公式：=1.2V

流过R4的电流

流过电流表的电流为R1和R2，即

考点：串联及并联电路的特点；全电路的欧姆定律.

7．有一个表头，其满偏电流I g=1mA，内阻R g=500Ω．求：

（1）如何将该表头改装成量程U=3V的电压表？

（2）如何将该表头改装成量程I=0.6A的电流表？

【答案】（1）与表头串联一个2500Ω的分压电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。

（2）与表头并联一个0.83Ω的分流电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。【解析】

【详解】

（1）电压表满偏时，由欧姆定律公式可知：

U=I g（R+R g）

解得：

R=2500Ω

即与表头串联一个2500Ω的分压电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。

（2）电流表满偏时，由欧姆定律公式可知：

I g R g=（I﹣I g）r

解得：

R≈0.83Ω

即与表头并联一个0.83Ω的分流电阻，并将表头的刻度盘按设计的量程进行刻度。

8．如图为实验室常用的两个量程的电流表原理图．当使用O、A两接线柱时，量程为0.6 A；当使用O、B两接线柱时，量程为3 A．已知表头的内阻R g＝200 Ω，满偏电流I g＝100 mA．求分流电阻R1和R2.

【答案】8 Ω 32 Ω

【解析】 【分析】 【详解】

并联分流电路的特点就是电压相同．在改装的电流表中，各量程达到满偏电流时，通过“表头”的电流仍为满偏电流． 接O 、A 时：I g R g ＝(I 1－I g )(R 1＋R 2) 接O 、B 时：I g (R g ＋R 2)＝(I 2－I g )R 1

联立以上两式，把I g ＝0.1 A ，R g ＝200 Ω，I 1＝0.6 A ，I 2＝3 A 代入并解之得R 1＝8 Ω，R 2＝32 Ω 即量程为0.6 A 时，(R 1＋R 2)为分流电阻； 量程为3 A 时，R 1为分流电阻，R 2为分压电阻．

9．电源电动势E =6.0V ，内阻r =1.0Ω，电阻R 2=2.0Ω，当开关S 断开时，电流表的示数为1.0A ，电压表的示数为2.0V ，电表均为理想电表，试求： （1）电阻R 1和R 3的阻值；

（2）当S 闭合后，求电压表的示数和R 2上消耗的电功率。

【答案】（1）2.0Ω，3.0Ω；（2）1.2V ，0.72W 【解析】 【分析】 【详解】 （1）S 断开时，

113U I R =

得：

131 2.0V 2.0Ω1.0A

U R I =

==， 又由

113E

I R R r

=

++

求得

1 3.0ΩR =；

（2）S 闭合时，R 2、R 3并联，并联阻值为：

23

2323

1.0ΩR R R R R =

=+，

回路总电流：

2

1231.2A

E

I

R R r

==

++，

电压表示数为

22231.2V

U I R

==，

R2上消耗的功率

2

2

2

2

0.72W

U

P

R

==。

10．某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω电阻R x的阻值.

（1）现有电源(3V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~10Ω,标定电流1A)、开关和导线若干,以及下列电表:

A．电流表(0-3A,内阻约0.025Ω)

B．电流表(0-0.6A,内阻约0.125Ω)

C．电压表(0-3V,内阻约3kΩ)

D．电压表(0-15V,内阻约15kΩ)

为减小测量误差,在实验中,电流表应选用_____,电压表应选用_____(填器材前的字母);实验电路应采用下图中的_____(填“甲”或“乙”).

（2）接通开关,改变滑动变阻器的滑片位置,某次电表示数如图所示,对应的电流表示数

I=_____A,电压表示数U=_____V.计算可得该电阻的测量值R x=_____Ω.

【答案】B C甲0.50 2.60 5.2

【解析】

【详解】

（1）[1][2]电源电动势约为3V，所以电压表选择C，根据欧姆定律：

3

A0.6A

5

U

I

R

=≈≈

可知电流表选择B即可；

[3]计算电表内阻和待测电阻的关系：

3kΩ5Ω

5Ω0.125Ω

>

可知电压表的内阻远大于待测电阻，分流较小，电流表应采用外界法，即甲图；

（2）[4]电流表分度值为0.02A ，所以电流表读数为：0.50A ； [5]电压表分度值为0.1V ，所以电压表读数为：2.60V ； [6]根据欧姆定律：

2.60

Ω 5.2Ω0.50

x U R I =

==。

11．如图所示电路中120=R Ω，电源电动势6E =V ，电源及电流表内阻不计，求： （1）当变阻器2R 的滑片滑到A 端时，1R 和2R 上电功率之比为2∶1，2R 的值． （2）当滑片滑到2R 的中点时，电路消耗的功率． （3）当滑片滑到B 端时，电流表的示数．

【答案】（1）40Ω （2）1.2W （3）0.15A 【解析】 【详解】

（1）当变阻器2R 的滑片滑到A 端时，1R 与2R 并联，电压相等，由题知1R 和2R 上电功率之比为2∶1，根据：

2

U P R

= 可知两者电阻之比为：1R ：2R =1：2，则：

2R =21R =40Ω

（2）当滑片滑到2R 的中点时，电路的总电阻为：

2

1

221

20202203022020

2

R R R R R R ⨯⨯=+=+=++Ω

电源及电流表内阻不计，则电路消耗的功率为：

22

6 1.230

E P R ===W

（3）当滑片滑到B 端时，1R 短接，则回路中的电流为：

260.1530

E I R =

==A

12．如图所示是三量程直流电表的原理图，三个量程分别是10mA 、1A 、10V ．已知表头G 的满偏电流I g =5mA ，内阻R g =10Ω。试确定定值电阻R 1、R 2、R 3的阻值。

【答案】10.1ΩR = 29.9ΩR = 3995ΩR =

【解析】

【详解】

由题意可知，接线柱1、2分别对应量程

11A I =

210mA I =

根据并联电路电压规律：

()()212g g g I R I I R R =-+

()()211g g g I R R I I R +=-

联立解得：10.1ΩR =、29.9ΩR =

接线柱3对应的量程，

10V U =

因为10mA 挡电流表的内阻

()()12125Ωg g R R R R R R R +=

=++

则： 23()U I R R =+

得：3995ΩR =