高考物理部分电路欧姆定律练习题及答案

一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律

1．有一灯泡标有“6V3W”的字样，源电压为9V，内阻不计.现用一个28 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）a：0.225~0.75A，2.7~9V b：0:0.75A，0~9V （2）a：0.5A

b：b：0.75A （3）a：66.6% 44.4%【解析】 【详解】

U2灯泡的电阻RL12

P（1）a.当滑动端在最左端时电阻最大，则最小电流：

Imin9A0.225A

122A0.75A 12当滑动端在最右端时电阻最小为0，则最大电流：

Imax则电流的调节范围是：0.225A~0.75A

灯泡两端电压的范围：0.22512V:0.7512V ，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

9A0.75A 12则电流的调节范围是：0~0.75A

9V，灯泡电流为

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：

1=P31000066.600 IE0.59696 x28xb.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：

0.5解得

x=24Ω

此时电路总电流

I0.5电路的效率

60.75A 242=

P31000044.400 IE0.7592．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（RL+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-UL=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Iq，推导：j=nev; t(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）j＝【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：j＝＝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E＝电流密度的定义为j＝将I＝

E

ISVq ，其中△q=neSv△t， VtSU； lI， SUU

； 代入，得j＝RSRElj＝导线的电阻R＝，代入上式，可得j、ρ、E三者间满足的关系式为： S【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．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＝做的功WqEvtqU，设导体中全部电荷为q后，再求出电场力lUvt，将q代换之后，小红没有得出W＝UIt的结果． la. 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，试证明：

Uj． l（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t0（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【解析】

2m为定值，与电压无关． ne2t0

（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=Svt 所以q=Svnet

根据电流的定义，得：Iq=neSv tUU lvt（2）a．如图所示，根据电场强度和电势差的关系，E

所以在ts内，恒定电场对自由电荷的静电力做功WqElqEvtq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：jUvtqU vtq St根据电阻定律：R又因为lvt

l Sql所以：UIRtSqjllltS

（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eUet0Ut0mv0，得v lml0vUet0 22ml电子定向移动的平均速率为vUet0ne2USt0根据电流得微观表达式IneSvneS

2ml2ml根据欧姆定律RU2ml2 IneSt0SmlS2m22 lneSt0lnet0根据电阻定律可知R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．在如图所示的电路中，电源的电动势E=6．0V，内电阻r=1．0Ω，外电路的电阻R=11．0Ω．闭合开关S．求：

（1）通过电阻R的电流Ⅰ； （2）在内电阻r上损耗的电功率P； （3）电源的总功率P总．

【答案】（1）通过电阻R的电流为0．5A；

（2）在内电阻r上损耗的电功率P为0．25W；（3）电源的总功率P总为3W． 【解析】

试题分析：（1）根据闭合电路欧姆定律，通过电阻R的电流为：（2）r上损耗的电功率为：P=Ir=0．5×0．5×1=0．25W，

2

，

（3）电源的总功率为：P总=IE=6×0．5=3 W． 考点：闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．

6．图示为汽车蓄电池与车灯、小型启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω，电表可视为理想电表。只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V，再接通S2，启动电动机时，电流表示数变为8A，求：

（1）汽车蓄电池的电动势；

（2）接通S2时，通过启动电动机的电流。 【答案】（1）12.5V（2）50A

【解析】试题分析：（1）只接通S1时，汽车车灯电阻：R=U1/I1=1.2Ω，电源电动势：E=U1+Ir=12.5V

（2）再接通S2，车灯两端的电压：U2=I2R=9.6V，电源内电压U内=E-U2=2.9V，干路电流I=U

内

/r=58A，

过启动电动机的电流为I启=58A-8A=50A。 考点：全电路的欧姆定律

【名师点睛】此题考查案了全电路的欧姆定律的应用；关键是搞清电路的结构，根据全电路的欧姆定律列出两种情况下的方程即可求解未知量.

7．如图所示电路中，灯L标有“6V，3W”，定值电阻R1=4Ω，R2=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】

2UL试题分析：（1）灯L的电阻为：RL==12Ω

PL当P滑到下端时，R2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：IL=

PL=0．5A UL通过变阻器R的电流为：IR=IA-IL=1A-0．5A=0．5A 则IR=IL，即得滑线变阻器最大值为：R=RL=12Ω （2）电源电动势：EI(R1rRRL)12V=

RRL当P滑到上端时，灯L、变阻器R及电阻R2都被短路，此时电流表的读数为：

E=2A Rr考点：

I′=

【名师点睛】闭合电路的欧姆定律

8．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

UIR1.5V

大于电压表量程，故电压表满偏 (3)U=1V时根据欧姆定律

IU2A R由能量守恒可知回路的电功率等于外力的功率，即

2I（Rr)Fv

解得F=1.6N

9．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Rg＝200 Ω，满偏电流Ig＝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：IgRg＝(I1－Ig)(R1＋R2) 接O、B时：Ig(Rg＋R2)＝(I2－Ig)R1

联立以上两式，把Ig＝0.1 A，Rg＝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．

10．如图所示的电路中， R18， R24， R36， R43．

(1)求电路中的总电阻；

(2)当加在电路两端的电压U42V时，通过每个电阻的电流是多少？ 【答案】（1）电路中的总电阻为14Ω

（2）当加在电路两端的电压U=42V时，通过四个电阻的电流分别为：3A；3A；1A；2A． 【解析】 【分析】

分析电路图，电阻R3、R4并联，再和R1和R2串联，根据欧姆定律和串并联电路的特点求解． 【详解】

(1)电路中的总电阻为

RR1R2(2)根据欧姆定律得：

R3R46384Ω=14Ω

R3R463I=

R1和R2串联且在干路上，所以

U423A R14I1=I2=3A

对于R3、R4则有：

I3+I4=3A

I3R41 I4R32所以

I3=1A，I4=2A

答：(1)电路中的总电阻为14Ω

(2)当加在电路两端的电压U=42V时，通过四个电阻的电流分别为：3A；3A；1A；2A．

11．在图所示的电路中，电源电压U恒定不变，当S闭合时R1消耗的电功率为9W，当S断开时R1消耗的电功率为4W，求：

（1）电阻R1与R2的比值是多大？

（2）S断开时，电阻R2消耗的电功率是多少？ （3）S闭合与断开时，流过电阻R1的电流之比是多少？ 【答案】2∶1，2W，3∶2 【解析】 【分析】 【详解】

（1）当S闭合时R1消耗的电功率为9W,则：

U2P9W 1R1当S断开时R1消耗的电功率为4W，则：

P1'(解得：

U)2R14W R1R2R1:R22:1

(2)S断开时 R1和R2串联，根据公式PI2R，功率之比等于阻值之比，所以：

P1':P2'R1:R22:1

又因为P1'4W，所以，S断开时，电阻R2消耗的电功率：

P2'2W

(3)S闭合时：

I

S断开时:

U

R1

I'所以：

U R1R2IR1R23 I'R12

12．如图所示电路，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝4 Ω.

(1)如果已知流过电阻R1的电流I1＝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)I1≈1.38A，I2≈0.92A， I3≈0.69A

【解析】 【详解】

(1)由欧姆定律得R1两端的电压为： U1＝I1R1＝3×2 V＝6 V.

R1、R2、R3并联，三者两端电压应相等，U1＝U2＝U3. R2中的电流为：I2U26A2A． R23U36A1.5A． R34R3中的电流为：I3干路中的电流为：I＝I1＋I2＋I3＝6.5 A． (2)设并联后的总电阻为R，则：

1111 RR1R2R3所以R＝

12Ω. 131236VV. 1313并联电路两端的电压为：UIR3U≈1.38 A 电流分别为：I1＝R136U13I2A0.92A

R2336U13I3A0.69A

R34