高中物理部分电路欧姆定律真题汇编(含答案)一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1．有一灯泡标有“6V 3W ”的字样，源电压为9V ，内阻不计.现用一个28Ω 的滑动变阻器来控制电路，试分别就连成如图所示的限流电路和分压电路，求:（1）它们的电流、电压的调节范围；（2）两种电路要求滑动变阻器的最大允许电流；（3）当灯泡正常发光时，两种电路的效率.【答案】（1）0.225~0.75A a ：，2.7~9V 00.75A b :：，0~9V （2）0.5A a ：0.75A b ： （3）66.6%a ： 44.4%b ： 【解析】【详解】 灯泡的电阻212L U R P==Ω （1）a.当滑动端在最左端时电阻最大，则最小电流：min 9A 0.225A 1228I ==+ 当滑动端在最右端时电阻最小为0，则最大电流： max 9A 0.75A 12I == 则电流的调节范围是：0.225A~0.75A灯泡两端电压的范围：0.22512V 0.7512V ⨯⨯: ，即2.7~9V ；b.当滑动端在最左端时，灯泡两端电压为零，电流为零；当滑到最右端时，两端电压为9V ，灯泡电流为9A 0.75A 12= 则电流的调节范围是：0~0.75A 灯泡两端电压的范围： 0~9V ；（2）a.电路中滑动变阻器允许的最大电流等于灯泡的额定电流，即为0.5A ； b.电路中滑动变阻器允许的最大电流为0.75A ；（3）a.当灯泡正常发光时电路的电流为0.5A ，则电路的效率：000013=10066.60.59P IE η=⨯=⨯ b.可以计算当灯泡正常发光时与灯泡并联部分的电阻为x 满足： 6960.528x x -+=-解得x =24Ω此时电路总电流 60.50.75A 24I =+= 电路的效率 000023=10044.40.759P IE η=⨯=⨯ 2．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)3．如图所示，电源两端电压U 保持不变．当开关S 1闭合、S 2断开，滑动变阻器接入电路中的电阻为R A 时，电压表的示数为U 1，电流表的示数为I 1，电阻R 1的电功率为P 1，电阻R A 的电功率为P A ；当开关S 1、S 2都闭合，滑动变阻器接入电路中的电阻为R B 时，电压表的示数U 2为2V ，电流表的示数为I 2，电阻R B 的电功率为P B ；当开关S 1闭合、S 2断开，滑动变阻器滑片P 位于最右端时，电阻R 2的电功率为8W ．已知：R 1:R 2=2:1，P 1:P B =1:10，U 1:U 2=3:2．求：(1)电源两端的电压U ；(2)电阻R 2的阻值；(3)电阻R A 的电功率P A ．【答案】(1)U=12V (2)R 2=2Ω (3)4.5W【解析】(1)已知： U 1∶U 2=3∶2R 1∶R 2=2∶1由图甲、乙得：U 1=I 1(R 1 + R 2 )U 2=I 2 R 2 解得：12I I =12已知：P 1∶P B =1∶10由图甲、乙得：P 1 = I 12R 1P B = I 22R B解得：R 1 =25R B 由电源两端电压U 不变 I 1(R 1+R 2+R A ) = I 2(R 2+R B )解得：R A =9R 2 由图乙得：2U U =22BR R R + U 2=2V 解得：U =12V(2)由图丙得：2U U '=212R R R + 解得：U 2' = 4VP 2=8WR 2 =222U P '=2(4V)8W= 2Ω (3)由U 1∶U 2=3∶2解得：U 1=3VU A =U －U 1=9VR A =9R 2=18ΩP A =2A AU R =4.5W 【点睛】本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目．在解题过程中，注意电路的分析，根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图，同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系，结合题目中给出的已知条件进行解决．4．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．一段横截面积为S 、长为l 的金属电阻丝，单位体积内有n 个自由电子，每一个电子电量为e ．该电阻丝通有恒定电流时，两端的电势差为U ，假设自由电子定向移动的速率均为v ．（1）求导线中的电流I ；（2）所谓电流做功，实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功．为了求解在时间t 内电流做功W 为多少，小红记得老师上课讲过，W ＝UIt ，但是不记得老师是怎样得出W ＝UIt 这个公式的，既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，那么应该先求出导线中的恒定电场的场强，即E ＝U l ，设导体中全部电荷为q 后，再求出电场力做的功U W qEvt q vt l==，将q 代换之后，小红没有得出W ＝UIt 的结果． a. 请帮助小红补充完善这个问题中电流做功的求解过程．b. 为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量．若已知该导线中的电流密度为j ，导线的电阻率为ρ，试证明：U j lρ=． （3）由于恒定电场的作用，导体内自由电子会发生定向移动，但定向移动的速率远小于自由电子热运动的速率，而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化．金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞．假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t 0（这个时间由自由电子热运动决定，为一确定值），碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞时间不计．请根据以上内容，推导证明金属电阻丝的电阻率与金属丝两端的电压无关．【答案】（1）I neSv = （2）见解析 （3）电阻率202m ne t ρ=为定值，与电压无关． 【解析】（1）假设在ts内，通过导线横截面的总电量为q，则：q=Vne 其中ts内，通过横截面所以电子所占体积V=S v t所以q=S v net根据电流的定义，得：q It==neS v（2）a．如图所示，根据电场强度和电势差的关系，U UEl vt==所以在ts内，恒定电场对自由电荷的静电力做功UW qEl qEvt q vt qUvt====其中q It=，带入上式得W IUt=b．根据题意，单位时间内，通过单位面积的电荷量，称为电流密度即：qjSt=根据电阻定律：lRSρ=又因为l vt=所以：q lU IR qt S jl l l tSρρρ===⋅=⋅（3）自由电子连续两次与同一个不动粒子碰撞的时间间隔为t0，碰后电子立刻停止运动．根据动量定理由Ue t mvl⋅=-，得0Uetvml=电子定向移动的平均速率为022Uetvvml+==根据电流得微观表达式20022Uet ne UStI neSv neSml ml==⋅=根据欧姆定律22U mlRI ne St==根据电阻定律可知22002S ml S mRl ne St l ne tρ==⋅=故影响电阻率的因素为:单位体积的自由电子数目n,电子在恒定电场中由静止加速的平均速度t0.5．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1.5VU IR==大于电压表量程，故电压表满偏(3)U=1V时根据欧姆定律2AUIR==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=1.6N6．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＝100mA．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＝(I1－I g)(R1＋R2)接O、B时：I g(R g＋R2)＝(I2－I g)R1联立以上两式，把I g＝0.1 A，R g＝200 Ω，I1＝0.6 A，I2＝3 A代入并解之得R1＝8 Ω，R2＝32 Ω即量程为0.6 A时，(R1＋R2)为分流电阻；量程为3 A时，R1为分流电阻，R2为分压电阻．7．在图示电路中，稳压电源的电压U=9V，电阻R1=9Ω，R2为滑动变阻器，电流表为理想电表．小灯泡L标有“6V，6W”字样，电阻随温度的变化不计．电键S断开时，求：(1)电流表的示数I；(2)小灯泡L的实际功率P L；(3)闭合电键S，为使小灯泡L正常发光，滑动变阻器R2接入电路的阻值是多少？【答案】（1）0.6A（2）2.16W（3）4.5Ω【解析】【详解】(1)由可得：当开关断开时，由欧姆定律可得：(2)小灯泡的实际功率P =I 2R L =0.36×6=2.16W(3)闭合S 后，滑动变阻器与R 1并联，而灯泡正常发光；则总电流灯泡电压为6V ，则并联部分电压为U ′=9-6=3V ；则R 1中电流 则流过滑动变阻器的电流则由欧姆定律可得：.【点睛】 本题考查闭合电路欧姆定律及功率公式的应用，解题时要注意明确题目要求：灯泡电阻不随温度的变化而变化．8．如图所示，图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题（不计电流表内阻，线路提供电压不变）：（1）若把三个这样的电灯串联后，接到电压恒定为12 V 的电路上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻；（2）如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与10Ω的定值电阻R 0串联，接在电压恒定为10V 的电路上，求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率．【答案】（1）0.4 A ；10 Ω （2）0.7 A ；10.5 W【解析】【详解】（1）由于三个电灯完全相同，所以每个电灯两端的电压为：U L ＝123V ＝4 V 结合图象可得当U L ＝4 V 时，I L ＝0.4 A故每个电灯的电阻为： R ＝I L U I ＝40.4Ω＝10 Ω. （2）设此时电灯两端的电压为U ′，流过每个电灯的电流为I ，由闭合电路欧姆定律得E＝U′＋2IR0代入数据得U′＝10－20I可得到该直线与曲线的交点（3 V，0.35 A），即流过电灯的电流为0.3 A，则流过电流表的电流为I A＝2I＝0.7 A每个灯的功率为：P＝UI＝3×0.35 W＝10.5 W.9．如图所示，是有两个量程的电流表的电路．当使用a、b两个端点时，量程为I1=1A，当使用a、c两个端点时，量程为I2=0.1A，．已知表头的内阻R g为100Ω，满偏电流I为2mA，求电阻R1、R2的值．【答案】电阻R1、R2的值分别为0.2Ω和1.84Ω【解析】试题分析：接a、b 时为G表头与R2串联成一支路，该支路再与R1并联，作为电流表，由电路得出量程的表达式．接a、c时为R1与R2串联后与G表头并联成一电流表，由电路得出量程的表达式．由两个表达式求得R1与R2的值．解：接a、b时，R1起分流作用为一支路，G与R2串联为一支路，此时量程为 I1=1A，而电流表的量程为当G表头达到满偏时通过两个支路的总电流，即为I1=I g+…①同理，接a、c时，R1+R2为一支路起分流作用，G为一支路，此时量程为 I2=0.1A则 I2=I g+…②由①②式构成一方程组，只有R1与R2为未知量，代入数据求得：R1=0.2Ω，R2=1.84Ω答：电阻R1、R2的值分别为0.2Ω和1.84Ω【点评】本题考查电流表的改装原理，要明确改装原理，会分析串并联电路的规律，能根据并联电阻的分流作用求解量程的表达式．10．如图所示电路，R 1＝2 Ω，R 2＝3 Ω，R 3＝4 Ω.(1)如果已知流过电阻R 1的电流I 1＝3 A ，则干路电流多大？(2)如果已知干路电流I ＝3 A ，则流过每个电阻的电流多大？【答案】(1)6.5A ； (2)I 1≈1.38A ，I 2≈0.92A ， I 3≈0.69A【解析】【详解】(1)由欧姆定律得R 1两端的电压为：U 1＝I 1R 1＝3×2 V ＝6 V.R 1、R 2、R 3并联，三者两端电压应相等，U 1＝U 2＝U 3. R 2中的电流为：2226A 2A 3U I R ===． R 3中的电流为：3336A 1.5A 4U I R ===． 干路中的电流为：I ＝I 1＋I 2＋I 3＝6.5 A ．(2)设并联后的总电阻为R ，则：1231111R R R R =++ 所以R ＝1213Ω. 并联电路两端的电压为：12363V V 1313U IR ==⨯=. 电流分别为：I 1＝1U R ≈1.38 A 223613A 0.92A 3U I R ==≈333613A 0.69A 4U I R ==≈11．如图所示的电路中，电源电动势E ＝6V ，内阻r=1Ω，电阻R 1=3Ω，R 2=6Ω，电容器的电容C=3.6μF ，二极管D 具有单向导电性，开始时，开关S 1闭合，S 2断开．（1）合上S 2，待电路稳定以后，求电容器C 上电量变化了多少？（2）合上S 2，待电路稳定以后再断开S 1，求断开S 1后流过R 1的电量是多少？ 【答案】（1）1.8×10–6 C ； （2）9.6×10–6 C【解析】【分析】【详解】（1）设开关S 1闭合，S 2断开时，电容两端的电压为，干路电流为 根据闭合电路欧姆定律有①=② 合上开关S 2后，电容电压为，干路电流为．根据闭合电路欧姆定律有 ③=④所以电容器上电量变化了⑤（或电容器上电量减少了） （2）合上S 2后，电容上电量为Q⑥断开S 1后，和的电流与阻值成反比，故流过的电量与阻值成反比 故流过的电量⑦12．一个允许通过最大电流为2 A 的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路．滑动变阻器最大阻值为R 0＝22 Ω，电源路端电压U 随外电阻R 变化的规律如图乙所示，图中U ＝12 V 的直线为图线的渐近线，试求：(1)电源电动势E 和内阻r ；(2)A 、B 空载时输出电压的范围；(3)若要保证滑动变阻器的滑片任意滑动时，干路电流不能超过2 A ，A 、B 两端所接负载电阻至少多大．【答案】（1）12 V 2Ω（2）0～11V （3）4.9 Ω【解析】【分析】【详解】⑴由乙图可知，当R→∞时，E ＝12 V而当U ＝6 V 时，应有r ＝R ＝2Ω.⑵当滑片滑至上端时，U AB 最大00mix R U E R r=+＝11V 当滑片滑至下端时，U AB 为零 ，因此，A 、B 空载时输出电压范围为0～11V.⑶A 、B 两端接某一负载电阻后，滑动变阻器滑片移至上端时，干路电流最大．此时I ＝00x xER R r R R ++为了使电源不过载，应保证I≤2 A ，代入数据得Rx≥4.9Ω即所接负载电阻最小值为4.9 Ω.。