高中物理部分电路欧姆定律技巧和方法完整版及练习题

高中物理部分电路欧姆定律技巧和方法完整版及练习题

一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律

1．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长L＝60 cm，两板间的距离

d＝30 cm，电源电动势E＝36 V，内阻r＝1 Ω，电阻R0＝9 Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球(可视为质点)从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝6 m/s 水平向右射入两板间，小球恰好从A板右边缘射出．已知小球带电荷量q＝2×10－2 C，质量m＝2×10－2 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：

(1)带电小球在平行金属板间运动的加速度大小；

(2)滑动变阻器接入电路的阻值．

【答案】（1）60m/s2；（2）14Ω．

【解析】

【详解】

（1）小球进入电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速运动，则有：水平方向：L=v0t

竖直方向：d=at2

由上两式得：

（2）根据牛顿第二定律，有：qE-mg=ma

电压：U=Ed

解得：U=21V

设滑动变阻器接入电路的电阻值为R，根据串并联电路的特点有：

解得：R=14Ω.

【点睛】

本题是带电粒子在电场中类平抛运动和电路问题的综合，容易出错的是受习惯思维的影响，求加速度时将重力遗忘，要注意分析受力情况，根据合力求加速度．

2．如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0-10V，当使用a、c两个端点时，量程为0-100V。已知电流表的内阻Rg为500，满偏电流Ig为1mA，求电阻R1,R2的值。

【答案】；

【解析】

试题分析：接a 、b 时，为串联的，则

接a 、c 时，为串联的

和

，则

考点：考查了电表的改装原理

点评：做本题的关键是理解电表的改装原理

3． 4～1.0T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化） （4）磁场反向，磁敏电阻的阻值不变． 【解析】

（1）当B ＝0.6T 时，磁敏电阻阻值约为6×150Ω＝900Ω，当B ＝1.0T 时，磁敏电阻阻值约为11×150Ω＝1650Ω．由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻

器选择分压式接法；由于

x V

A x

R R R R >，所以电流表应内接．电路图如图所示．

（2）方法一：根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为：

130.4515000.3010R -=

Ω=Ω?，23

0.91

1516.70.6010

R -=Ω=Ω?，33

1.50

15001.0010

R -=Ω=Ω?， 431.791491.71.2010R -=

Ω=Ω?，53

2.71

15051.8010

R -=Ω=Ω?，

故电阻的测量值为12345

15035

R R R R R R ++++=

Ω=Ω（1500－1503Ω都算正确．）

由于

0150010150

R R ==，从图1中可以读出B ＝0.9T 方法二：作出表中的数据作出U －I 图象，图象的斜率即为电阻（略）．

（3）在0～0.2T 范围，图线为曲线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或非均匀变化）；在0.4～1.0T 范围内，图线为直线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）；

（4）从图3中可以看出，当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时，磁敏电阻的阻值相等，故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关．

本题以最新的科技成果为背景，考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力．从新材料、新情景中舍弃无关因素，会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题，及如何根据测得的U 、I 值求电阻．第（3）、（4）问则考查考生思维的灵敏度和创新能力．总之本题是一道以能力立意为主，充分体现新课程标准的三维目标，考查学生的创新能力、获取新知识的能力、建模能力的一道好题．

4．有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用．图1中，线圈的匝数为n ，ab 长度为L 1，bc 长度为L 2 ．图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B ，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是900 ．某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷M 端和N 端接电流传感器，电流传感器记录的图象如图3所示(I 为已

知量)，取

边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻

．不计线圈转动轴处的摩擦

（1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E 的大小，并指明电刷和哪个接电源正

极；

（2）求闭合电路的总电阻

和外力做功的平均功率

；

【答案】（1）nBL 1L 2ω，电刷M 接电源正极；（2）12nBL L R I ω＝， 121

2

P nBL L I ω＝ 【解析】

（1）有两个边一直在均匀辐向磁场中做切割磁感线运动，故根据切割公式，有

E=2nBL 1v

其中v ＝

12

ωL 2 解得E=nBL 1L 2ω

根据右手定则，M 端是电源正极 （2）根据欧姆定律，电流：E I R

＝ 解得12nBL L R I

ω

＝

线圈转动一个周期时间内，产生电流的时间是半周期，故外力平均功率P ＝12

I 2R 解得1212

P nBL L I ＝ω

5．如图所示，一段长方体金属导电材料，厚度为a 、高度为b 、长度为l ，内有带电量为e 的自由电子。该导电材料放在垂直于前后表面的匀强磁场中，内部磁感应强度为B 。当有大小为I 的稳恒电流垂直于磁场方向通过导电材料时，在导电材料的上下表面间产生一个恒定的电势差U 。求解以下问题：

（1）分析并比较上下表面电势的高低； （2）该导电材料单位体积内的自由电子数量n 。

（3）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流，而金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。设某种金属中单位体积内的自由电子数量为n ，自由电子的质量为m ，带电量为e ，自由电子连续两次碰撞的时间间隔的平均值为t 。试这种金属的电阻率。 【答案】（1）下表面电势高；（2）（3）

【解析】试题分析：（1）因为电流方向向右，则电子运动方向向左，由左手定则电子向上

偏转，可知下表面电势高； （2）

①

②

③

④

⑤

联立①②③④⑤

（3）设金属导电材料内的匀强电场强度为E

电子定向移动的加速度为

经过时间t 获得的定向移动速度为

在时间t 内的平均速度为

电流为

欧姆定律

得

考点：洛伦兹力；电场强度；电流强度；欧姆定律.

6．如图所示电路中，灯L 标有“6V，3W”，定值电阻R 1=4Ω，R 2=10Ω，电源内阻r=2Ω，当滑片P 滑到最下端时，理想电流表读数为1A ，此时灯L 恰好正常发光，试求：

（1）滑线变阻器最大值R ；

（2）当滑片P 滑到最上端时，电流表的读数 【答案】 【解析】

试题分析：（1）灯L 的电阻为：R L =L

L

P U 2=12Ω

当P 滑到下端时，R 2被短路，灯L 与整个变阻器R 并联，此时灯正常发光，通过灯L 的电流为：I L =

L

L

U P =0．5A 通过变阻器R 的电流为：I R =I A -I L =1A-0．5A=0．5A 则I R =I L ，即得滑线变阻器最大值为：R=R L =12Ω （2）电源电动势：1()12V L L

RR E I R r R R =++=+=

当P 滑到上端时，灯L 、变阻器R 及电阻R 2都被短路，此时电流表的读数为：

I′=

r R E

+=2A 考点：

【名师点睛】闭合电路的欧姆定律

7．如图所示，长为 L 、电阻 r ＝0.3Ω、质量 m ＝0.1kg 的金属棒 CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是 L ，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有 R ＝0.5Ω 的电阻，量程为0~3.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程为 0~1.0V 的电压表接在电阻 R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力 F 使金属棒右移，当金属棒以 v ＝2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问： (1)在图中标出两块表的正负接线柱； (2)此满偏的电表是什么表？说明理由； (3)拉动金属棒的外力 F 多大？

【答案】（1）电压表上正下负、电流表左正右负；（2）电压表满偏，理由见解析；（3）1.6N 【解析】 【分析】 【详解】

(1)根据右手定则可知电压表上正下负、电流表左正右负 (2)电压表满偏 若电流表满偏，则I =3A 根据欧姆定律

1.5V U IR ==

大于电压表量程，故电压表满偏 (3)U =1V 时根据欧姆定律

2A U

I R

=

= 由能量守恒可知回路的电功率等于外力的功率，即

2)I R r Fv +=（

解得F =1.6N

8．在如图所示电路中，电路的电压U 一定.当滑动变阻器指针向左移动时，电压表的示数如何变化？电流表的示数如何变化？

【答案】电压表示数变小 电流表示数变大 【解析】 【详解】

若将滑片向左滑动时，变阻器在路电阻减小，总电阻减小，根据欧姆定律得知，干路电流

1I 增大，1R 分压增大，并联电阻部分分压减小，所以电压表示数减小。

通过3R 电流312I I I =-，1I 增大，2I 减小，则3I 增大，即电流表示数增大。

9．如图所示，当x R 为多大时，A 、B 间的总电阻与所加的电阻个数无关?此时总电阻AB R 为多大?（设每个电阻都是R ）

【答案】31x R R =（） ，31AB R R =（） 【解析】 【详解】

根据题意有：只要一个正方形的等效电阻等于R X ，那么无论多少个网格，R AB 都等于2R +R X ，即两个R 与R X 串联后在和一个R 并联，根据并联电路特点得：

()

X X X

R R R R R R R R R +++++＝

整理得：

R X 2+2RR X ?2R 2＝0

解得：

R X ＝3R 或R X ＝3+1)R （舍去）

即

R AB ＝2R +R X ＝3R

10．图（a ）中的图像表示加在某灯泡上电压与通过它的电流之间的关系，如果忽略电池及

电流表的内阻，试问：

（1）按图（b ）的方式把三个相同的灯泡接在电动势为12V 的电池组上，则电路中的电流强度和灯泡的阻值R 为多少?

（2）把其中两只灯泡和一只010R =Ω的定值电阻以及电动势为8V 的电池组按图（c ）的方式连接，则流过电流表的电流A I 和此时灯泡的电阻R '为多大?

【答案】（1）0.5A ，8Ω；（2）0.6A ，203

Ω 【解析】 【详解】

（1）按图（b ）的方式把三个相同的灯泡接在电动势为12V 的电池组上，则每盏灯泡的电压为4V ，由图可知此时灯泡的电流为0.5A ；灯泡电阻为

4

80.5

L R =

Ω=Ω . （2）设灯泡两端电压为U ，电流为I ，则E =U +2IR 0，即U =8-20I ，将此函数图像画在灯泡的

伏安曲线上，如图：

由图可知两图的交点为I=0.3A ，U =2V ，则电流表读数为2I =0.6A ，灯泡电阻

2200.33

L U R I =

=Ω=Ω

11．如图所示电路中，14R =Ω，2312R R ==Ω，46R =Ω，A 、B 间电压恒定．当开关S 断开时，电压表示数为42V ，求： （1）这时电流表示数．

（2）当开关S 闭合后，电压表示数和电流表示数．

【答案】（1）3.5A （2）27V 6A 【解析】 【详解】

（1）当开关S 断开时，电压表测的是2R 两端的电压，则电流：

242 3.512

U I R =

==A 电流表与2R 串联，所以电流表的示数为3.5A ； （2）当开关S 断开时，4R 两端的电压为：

44 3.5621U IR ==?=V

则A 、B 间的电压为：

4422763V U U U =+=+=V

当开关S 闭合后，1R 与2R 并联，则并联电阻为：

12

1212

3R R R R R =

=+Ω

3R 与4R 并联，则并联电阻为：

34

3434

4R R R R R =

=+Ω

所以此时电路的总电阻为：

12347R R R =+=Ω

则电路的总电流为：

6397

U I R =

==A 所以电压表的示数为：

129327V

U IR '==?=V 则3R 与4R 并联电压为：

3412632736U U U =-=-=V

所以电流表的示数为：

344

36

66

U I R '=

==A

12．如图所示，滑动变阻器的总电阻R ＝1 000 Ω，A 、B 两端电压U ＝100 V ，调节滑片P 使其下部电阻R 1＝400 Ω.

（1）空载时，C 、D 两端电压多大？

（2）在C 、D 间接入一个R 0＝400 Ω的电阻，C 、D 两端的电压多大？

【答案】（1）40V （2）25V 【解析】 【分析】 【详解】

（1）空载时CD 两端电压，即为R 1两端的电压；则为：

1112100400V 40V 1000AB R U U R R R =?=+＝

（2）由图可知R 1与R 0并联后，再与R 2串联，则总电阻

010********

600800400400

R R R R R R ?'=+

=+=Ω++；

由欧姆定律可得：则CD 两端的电压

'100

20025V 800

AB CD U U IR R R ==

=?=并并