【物理】 高考物理稳恒电流试题(有答案和解析)

【物理】 高考物理稳恒电流试题(有答案和解析)

一、稳恒电流专项训练

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RB、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RB.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：

1 2 3 4 5 6

U(V) 0.00 0.45 0.91 1.50 1.79 2.71

I(mA) 0.00 0.30 0.60 1.00 1.20 1.80

根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB＝______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．在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”试验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路．M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点．在实验过程中，电流表读数始终为I=1.25A，电压表读数U随OP间距离x的变化如下表：

x/mm

600

700

800

900

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2100

2200

2300

2400

U/V

3.95

4.50

5.10

5.90

6.50

6.65

6.82

6.93

7.02

7.15

7.85

8.50

9.05

9.75

⑴绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线；

⑵求出金属丝的电阻率ρ，并进行比较．

【答案】（1）如图所示；

（2）电阻率的允许范围：

a：60.9610m~61.1010m

b：68.510m~71.1010m

c：60.9610m~61.1010m

通过计算可知，金属丝a与c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率．

【解析】 （1）以OP间距离x为横轴，以电压表读数U为纵轴，描点、连线绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线．

（2）根据电阻定律lRS可得SUSRlIl．

663(6.53.9)0.20101.04101.25(1000600)10amm

673(7.16.5)0.20109.6101.25(20001000)10bmm

663(9.77.1)0.20101.04101.25(24002000)10cmm

通过计算可知，金属丝a与c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率．

3．如图所示，一根有一定电阻的直导体棒质量为、长为L，其两端放在位于水平面内间距也为L的光滑平行导轨上，并与之接触良好；棒左侧两导轨之间连接一可控电阻；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面，时刻，给导体棒一个平行与导轨的初速度，此时可控电阻的阻值为，在棒运动过程中，通过可控电阻的变化使棒中的电流强度保持恒定，不计导轨电阻，导体棒一直在磁场中。

（1）求可控电阻R随时间变化的关系式；

（2）若已知棒中电流强度为I，求时间内可控电阻上消耗的平均功率P；

（3）若在棒的整个运动过程中将题中的可控电阻改为阻值为的定值电阻，则棒将减速运动位移后停下；而由题干条件，棒将运动位移后停下，求的值。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】试题分析：（1）因棒中的电流强度保持恒定，故棒做匀减速直线运动，设棒的电阻为，电流为I，其初速度为，加速度大小为，经时间后，棒的速度变为，则有：

而，时刻棒中电流为：，经时间后棒中电流为：，

由以上各式得：。 （2）因可控电阻R随时间均匀减小，故所求功率为：，

由以上各式得：。

（3）将可控电阻改为定值电阻，棒将变减速运动，有：，，而，，由以上各式得，而，由以上各式得，

所求。

考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化

【名师点睛】解决本题的关键知道分析导体棒受力情况，应用闭合电路欧姆定律和牛顿第二定律求解，注意对于线性变化的物理量求平均的思路，本题中先后用到平均电动势、平均电阻和平均加速度。

4．在如图所示的电路中，电源内阻r=0.5Ω，当开关S闭合后电路正常工作，电压表的读数U=2.8V，电流表的读数I=0.4A。若所使用的电压表和电流表均为理想电表。求：

①电阻R的阻值；

②电源的内电压U内；

③电源的电动势E。

【答案】①7Ω；②0.2V；③3V

【解析】

【详解】

①由欧姆定律UIR得

2.8Ω7Ω0.4URI

电阻R的阻值为7Ω。

②电源的内电压为

0.40.50.2VUIr内

电源的内电压为0.2V。

③根据闭合电路欧姆定律有

2.8V0.40.5V3VEUIr

即电源的电动势为3V。

5．如图所示，已知电源电动势E=16 V，内阻r=1 Ω，定值电阻R=4 Ω，小灯泡上标有“3 V，4.5 W”字样，小型直流电动机的线圈电阻r′=1 Ω，开关闭合时，小灯泡和电动机均恰好正常工作．求：

（1）电路中的电流强度；

（2）电动机两端的电压；

（3）电动机的输出功率．

【答案】（1）1.5A ；（2）5.5V；（3）6W.

【解析】

试题分析：（1）电路中电流LLPIU=1．5A

（2）电动机两端的电压()MLUEUIRr=5．5V

（3）电动机的总功率

电动机线圈热功率2/2.25WPIr热

电动机的输出功率

考点：电功率

6．某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪，测速原理如图所示．在传送带一端的下方固定有间距为L、长度为d的平行金属电极．电极间充满磁感应强度为B、方向垂直传送带平面（纸面）向里、有理想边界的匀强磁场，且电极之间接有理想电压表和电阻R，传送带背面固定有若干根间距为d的平行细金属条，其电阻均为r，传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中，且金属条与电极接触良好．当传送带以一定的速度v匀速运动时，

（1）电压表的示数

（2）电阻R产生焦耳热的功率

（3）每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做功 【答案】（1）BLvRURr；（2）2222()BLvRPRr；（3）22BLvdWRr．

【解析】

试题分析：（1）金属条产生的感应电动势为E=BLv，

电路中的感应电流为I=BLvRr，故电压表的示数BLvRUIRRr；

（2）电阻R产生焦耳热的功率P=I2R=2222()BLvRRr；

（3）每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做功W=F安d=BILd=22BLvdRr．

考点：电磁感应，欧姆定律，焦耳定律，安培力．

7．如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，管道高度为h，上、下两面是绝缘板，前后两侧MN、是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B、方向沿z 轴正方向。管道内始终充满导电液体，MN、两导体板间液体的电阻为r，开关S闭合前后，液体均以恒定速率0v沿x轴正方向流动。忽略液体流动时与管道间的流动阻力。

（1）开关S断开时，求MN、两导板间电压0U，并比较MN、导体板的电势高低；

（2）开关S闭合后，求：

a. 通过电阻R的电流I及MN、两导体板间电压U；

b. 左右管道口之间的压强差pV。

【答案】（1）U0=Bdv0，MN （2）a．0BdRvURr；b．20()BdvphRrV

【解析】

【详解】

（1）该发电装置原理图等效为如图，