高考物理稳恒电流专项训练及答案及解析

高考物理稳恒电流专项训练及答案及解析

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．（1）用螺旋测微器测量金属导线的直径，其示数如图所示，该金属导线的直径为

mm．

（2）用下列器材装成描绘电阻0R伏安特性曲线的电路，请将实物图连线成为实验电路．

微安表μA（量程200μA，内阻约200Ω）；

电压表V（量程3V，内阻约10Ω）；

电阻0R（阻值约20 kΩ）；

滑动变阻器R（最大阻值50Ω，额定电流1 A）；

电池组E（电动势3V，内阻不计）；

开关S及导线若干．

【答案】（1）1.880（1.878～1.882均正确）

（2）

【解析】

（1）首先读出固定刻度1.5 mm

再读出可动刻度38. 0×0. 01 mm="0.380" mm

金属丝直径为（1.5＋0.380) mm="1.880" mm． （注意半刻度线是否漏出；可动刻度需要估读）

（2）描绘一个电阻的伏安特性曲线一般要求电压要从0开始调节，因此要采用分压电路．由于0VA0100,0.5RRRR，因此μA表要采用内接法，其电路原理图为

连线时按照上图中所标序号顺序连接即可．

3．一电路如图所示，电源电动势E=28v，内阻r=2Ω，电阻R1=4Ω，R2=8Ω，R3=4Ω，C为平行板电容器，其电容C=3.0pF，虚线到两极板距离相等,极板长L=0.20m，两极板的间距d=1.0×10-2m．

（1）闭合开关S稳定后，求电容器所带的电荷量为多少?

（2）当开关S闭合后，有一未知的、待研究的带电粒子沿虚线方向以v0=2.0m/s的初速度射入MN的电场中，已知该带电粒子刚好从极板的右侧下边缘穿出电场，求该带电粒子的比荷q/m（不计粒子的重力，M、N板之间的电场看作匀强电场，g=10m/s2）

【答案】（1）114.810C （2）46.2510/Ckg

【解析】

【分析】

【详解】

（1）闭合开关S稳定后，电路的电流：12282482EIAARRr；

电容器两端电压：222816RUUIRVV；

电容器带电量： 121123.010164.810RQCUCC

（2）粒子在电场中做类平抛运动，则：0Lvt

21122Uqdtdm

联立解得46.2510/qCkgm

4．环保汽车将为2008年奥运会场馆服务．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量3310kgm．当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V．在此行驶状态下

（1）求驱动电机的输入功率P电；

（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；

（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积．结合计算结果，简述你对该设想的思考．

已知太阳辐射的总功率260410WP，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%．

【答案】（1）31.510WP电

（2）/0.045fmg

（3）2101mS

【解析】

试题分析：⑴31.510WPIU电

⑵0.9PPFvfv电机0.9/fPv电/0.045fmg

⑶当太阳光垂直电磁板入射式，所需板面积最小，设其为S，距太阳中心为r的球面面积

204πSr

若没有能量的损耗，太阳能电池板接受到的太阳能功率为P，则

00PSPS

设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P，

所以130%PP

由于15%PP电，所以电池板的最小面积00130%PSPS

220004π101?m0.70.150.7rPPSSPP电

考点：考查非纯电阻电路、电功率的计算

点评：本题难度中等，对于非纯电阻电路欧姆定律不再适用，但消耗电功率依然是UI的乘积，求解第3问时从能量守恒定律考虑问题是关键，注意太阳的发射功率以球面向外释放

5．（18分） 如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。

（1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；

（2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电荷量；

（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。

【答案】（1）Qef＝；（2）q＝；（3）Bm＝，方向竖直向上或竖直向下均可，xm＝

【解析】

解：（1）设ab棒的初动能为Ek，ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为Q和Q1，有

Q+Q1=Ek①

且Q=Q1 ②

由题意 Ek=③

得 Q=④

（2）设在题设的过程中，ab棒滑行的时间为△t，扫过的导轨间的面积为△S，通过△S的磁通量为△Φ，ab棒产生的电动势为E，ab棒中的电流为I，通过ab棒某截面的电荷量为q，则

E=⑤

且△Φ=B△S ⑥

电流 I=⑦

又有 I=⑧

由图所示，△S=d（L﹣dcotθ） ⑨

联立⑤～⑨，解得：q=（10）

（3）ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长Lx为： Lx=L﹣2xcotθ （11）

此时，ab棒产生的电动势Ex为：E=Bv2Lx （12）

流过ef棒的电流Ix为 Ix=（13）

ef棒所受安培力Fx为 Fx=BIxL （14）

联立（11）～（14），解得：Fx=（15）

有（15）式可得，Fx在x=0和B为最大值Bm时有最大值F1．

由题意知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使F1为最大值的受力分析如图所示，

图中fm为最大静摩擦力，有：

F1cosα=mgsinα+μ（mgcosα+F1sinα） （16）

联立（15）（16），得：Bm=（17）

Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下．

有（15）式可知，B为Bm时，Fx随x增大而减小，x为最大xm时，Fx为最小值，如图可知

F2cosα++μ（mgcosα+F2sinα）=mgsinα （18）

联立（15）（17）（18），得

xm=

答：（1）ef棒上产生的热量为；

（2）通过ab棒某横截面的电量为．

（3）此状态下最强磁场的磁感应强度是，磁场下ab棒运动的最大距离是．

【点评】本题是对法拉第电磁感应定律的考查，解决本题的关键是分析清楚棒的受力的情况，找出磁感应强度的关系式是本题的重点．

6．在如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内阻 r=0.5Ω,定值电阻R1 =9Ω,R2=5.5Ω,电键S断开．

①求流过电阻R1的电流;

②求电阻 R1消耗的电功率;

③将S闭合时,流过电阻R1的电流大小如何变化?

【答案】(1)0.2A；(2)0.36W；(3)变大

【解析】

试题分析：（1）电键S断开时，根据闭合电路的欧姆定律求出电流；（2）根据211PIR求出1R消耗的电功率；（3）将S闭合时回路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律分析电流的变化．

（1）电键S断开时，根据闭合电路的欧姆定律得：12EIRRr，解得：I=0.2A

（2）根据211PIR，得210.290.36PW

（3）将S闭合时，2R被短接，回路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律：