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1、【物理】物理试卷分类汇编物理稳恒电流( 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
2、时阻值R0150 B滑动变阻器R，总电阻约为 20 C电流表A，量程 2.5 mA，内阻约30 D电压表V，量程 3 V，内阻约 3 k 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： 123456 U(V)0.000.450.911.501.792.71 I(mA)0.000.300.601.001.201.80 根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB_. 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 00.2 T 和 0.41.0 T范围内磁敏电阻阻值的变 化规律有何不同？ _.
3、 (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 00.2T 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 0 R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 A（量程 200 A，内阻约200）； 电压表 V（量程 3V，内阻约10 ）； 电阻 0 R（阻值约 20 k ）； 滑动变阻器R（最大阻
4、值50 ，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（ 1.8781.882 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（1.50.380) 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 0V A0 100,0.5 RR RR ，因此 A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超导现象是20 世纪
5、人类重大发现之一，日前我国己研制出世界传输电流最大的高温超 导电缆并成功示范运行 （l ）超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究将一个 闭合超导金属圈环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圈环平面向上，逐渐降低温度使 环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化则表 明其电阻为零请指出自上往下看环中电流方向，并说明理由 （2）为探究该圆环在超导状态的电阻率上限，研究人员测得撤去磁场后环中电流为I ， 并经一年以上的时间t 未检测出电流变化实际上仪器只能检测出大于I的电流变化， 其中 I I ，当电流的变化小于I时，仪器检测不出电流的变化，研
6、究人员便认为电 流没有变化设环的横截面积为S，环中定向移动电子的平均速率为v，电子质量为m 、电 荷量为 e试用上述给出的各物理量，推导出 的表达式 （3）若仍使用上述测量仪器，实验持续时间依旧为t 为使实验获得的该圆环在超导状态 的电阻率上限 的准确程度更高，请提出你的建议，并简要说明实现方法 【答案】（ 1）见解析 （ 2）（3）见解析 【解析】 （1）逆时针方向。原磁场磁感线垂直于圆环平面向上，当撤去磁场瞬间，环所围面积的原 磁通量突变为零，由楞次定律可知，环中感应电流的磁场方向应与原磁场方向相同，即向 上。由右手螺旋定则可知，环中电流的方向是沿逆时针方向。 （2）设圆环周长为、电阻为R
7、，由电阻定律得 由于有电阻，所以圆环在传导电流过程中，电流做功，把电能全部转化为内能。设t 时间 内环中电流释放焦耳热而损失的能量为，由焦耳定律得 因电流是圆环中电荷的定向移动形成的，故可设环中单位体积内定向移动电子数为n，由 电流强度的定义得： 因式中 n、e、 S不变，所以只有定向移动电子的平均速率的变化才会引起环中电流的变 化。电流变化大小取时，相应定向移动电子的平均速率变化的大小为，则 在 t 时间内单个电子在环中定向移动时减小的动能为： 圆环中总电子为 设环中定向移动电子减少的动能总和为，则 由于，可得 根据能量守恒定律，得 联立上述各式，得 （3）由看出，在题设条件限制下，适当增大
8、超导电流，可以使实验获得的准 确程度更高，通过增大穿过该环的磁通量变化率可实现增大超导电流。 此题易错点：分析能量的转换关系以及微观量与宏观量关系时出错。 【考点定位】本题考查楞次定律、电阻定律、电流强度和能量转换等知识，是一道电磁学 联系实际的综合问题，意在考查考生灵活应用物理知识解决实际问题的能力。 4如图中 A、B、C、D 四个电路中，小灯 L1上标有 “ 6V 3A ” 字样，小灯L2上标有 “ 4V 0.2A” 字样，电压Uab均为 U=10V。试判断： （1）哪个电路两小灯不可能正常发光，并说明理由； （2）两小灯均正常发光时，哪个电路消耗的电功率最小。 【答案】（ 1）b 电路小
9、灯不可能正常发光，根据串联电路电压关系和题中所给条件，两灯 中若有一个正常发光，则另一个也正常发光，此时L2中电流大于3A，而其额定电流为 0.2A，因此两灯均不能正常发光； 例如： b 电路小灯不可能正常发光；根据串、并联电路知识和所给条件知：由于L2的电阻 大于 L1的电阻， L2 分得电压大于4V（烧坏）、 L1分得电压小于6V，因此两灯均不可能正 常发光 （2）a 电路消耗的电功率最小 【解析】 【详解】 （1）b 电路小灯不可能正常发光，根据串联电路电压关系和题中所给条件，两灯中若有一 个正常发光，则另一个也正常发光，此时L2中电流大于3A，而其额定电流为0.2A，因此 两灯均不能正
10、常发光； （2）电压 Uab均为 U=10V，a 图回路电流为 1 3AI ，所以总功率为1 30W ab PI U ； b 图无法满足均正常发光；c 图干路电流为 12 3.2AII，所以总功率为 12 ()32W ab PIIU；d 图干路电流为 12 3.2AII，所以总功率为 12 ()32W ab PIIU，所以 a 图消耗功率最小。 5如图所示的电路中，电阻R16 ，R23 .S 断开时，电流表示数为0.9 A；S闭合时， 电流表示数为0.8 A，设电流表为理想电表，则电源电动势E _V，内电阻 r _ . 【答案】 E=5.76V r=0.4 【解析】 根据闭合电路欧姆定律，两种
11、状态，列两个方程，组成方程组，就可求解 当 S断开时 （1） 当 S闭合时 （2） 由（ 1）、（ 2）式联立，解得 E=5.76V r=0.4 6一交流电压随时间变化的图象如图所示若用此交流电为一台微电子控制的电热水瓶供 电，电热水瓶恰能正常工作加热时的电功率P880W，保温时的电功率P20W求： 该交流电电压的有效值U； 电热水瓶加热时通过的电流I； 电热水瓶保温5h 消耗的电能E 【答案】 220V4A 5 3.6 10 J 【解析】 根据图像可知 ，交流电电压的最大值为：220 2 m UV， 则该交流电电压的有效值为：220 2 m U UV； 电热水瓶加热时，由PUI得： 880
12、4 220 P IAA U 电热水瓶保温5h消耗的电能为： 5 20536003.6 10WP tJJ 点睛：本题根据交流电图象要能正确求解最大值、有效值、周期、频率等物理量，要明确 功率公式PUI对交流电同样适用，不过U、I 都要用有效值 7在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B 水平放置，两板间的距离d=4.0cm电 源电动势E=400V，内电阻r=20，电阻 R1=1980 闭合开关 S ，待电路稳定后，将一带正 电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s 竖直向上射入两板间，小球 恰好能到达A 板 若小球所带电荷量q=1.010 -7C，质量 m=2.0 10-
13、4kg，不考虑空气阻力， 忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s 2 求： （1）A、B 两金属板间的电压的大小U； （2）滑动变阻器消耗的电功率P； （3）电源的效率 【答案】 （1）U =200V（2） 20W（3） 0 0 99.5 【解析】 【详解】 （1）小球从B 板上的小孔射入恰好到达A 板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速 直线运动，设A、B 两极板间电压为U，根据动能定理有： 2 0 1 0 2 qUmgdmv， 解得： U = 200 V （2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的 电流 1 E I RRr ，而 U = IR，
14、解得： R = 210 3 滑动变阻器消耗的电功率 2 20 U PW R （3）电源的效率 2 1 2 1 () 0 99.5 0 () PIRR PIRRr 出 总 【点睛】 本题电场与电路的综合应用，小球在电场中做匀减速运动，由动能定理求电压根据电路 的结构，由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻 8如图所示电路中，R1=6 ， R2=12 ，R3=3 ，C=30 F ，当开关 S断开，电路稳定时， 电源总功率为4 W，当开关S闭合，电路稳定时，电源总功率为8 W，求： (1)电源的电动势E和内电阻 r； (2)在 S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？ 【答案】 （1）8V ,1 （
15、2）1.8 10 4C ,0 C 【解析】 【详解】 （1）S断开时有： E=I1（R2+R3）+I1r P1=EI1 S闭合时有： E=I2（R3+ 12 12 R R RR ）+I2r P2=EI2 由可得：E=8V ；I1=0.5A；r=1 ；I2=1A （3）S断开时有： U=I1R2 得： Q1=CU=30 10 -6 0.5 12C=1.8 10-4C S闭合，电容器两端的电势差为零，则有：Q2=0 9有“200 V、40W” 灯泡 40 盏，并联于电源两端，这时路端电压， 当关掉 20 盏，则路端电压升为试求： （1）电源电动势，内阻多大？ （2）若使电灯正常发光还应关掉多少盏灯？ 【答案】（ 1）210V；10 （2）15 盏 【解析】 试题分析：（ 1）电灯的电阻 40 盏灯并联的总电阻：R1=RD/40=25 ； 20 盏灯并联的总电阻：R2=RD/20=50; 根据欧姆定律可得： 解得 E=210V， r=10 （2）根据欧姆定律可得：，解得 :=200 ，解得 n=5， 所以要关 15 盏。 考点：全电路欧姆定律。 10 如图所示，质量m=1kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度L=1m 的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下（磁场仅存在于绝缘框架内）右侧回 路中，电源的电动势E=8V 、内阻 r=1，额定功率
