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1、高考物理稳恒电流解析版汇编及解析 一、稳恒电流专项训练 1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 3 3 10 kgm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/s 2）； （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 26 0
2、4 10WP，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） 3 1.5 10 WP 电 （2）/0.045fmg （3） 2 101mS 【解析】 试题分析： 3 1.5 10 WPIU 电 0.9PPFvfv 电机0.9/fPv电/0.045fmg 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 2 0 4Sr 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 00 PS PS 设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P， 所以1 30%PP 由于15%PP 电 ，所
3、以电池板的最小面积 00 130% PS PS 2 2 0 00 4 101?m 0.70.150.7 r P PS S PP 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 2利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻。当滑动变阻器的滑片滑到某一位 置时 ,电流表和电压表的示数分别为I1和 U1。改变滑片的位置后,两表的示数分别为I2和 U2。写出这个电源电动势和内电阻的表达式。 【答案】 ：E= 1 22 1 21 U IU I
4、 II r= 12 21 UU II 【解析】 【分析】 由闭合电路欧姆定律列出两次的表达式，联立即可求解 【详解】 由全电路欧姆定律得： E=U1+I1r E=U2+I2r 解得： E= 1 22 1 21 U IU I II r= 12 21 UU II 3山师附中一研究性学习小组制作了一辆以蓄电池为驱动能源的环保电动汽车，其电池每 次充电仅需三至五个小时，蓄电量可让小汽车一次性跑500m，汽车时速最高可达10m/s， 汽车总质量为9kg驱动电机直接接在蓄电池的两极，且蓄电池的内阻为r=0.20 当该汽 车在水平路面上以v2m/s 的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I1.5A，电压 U3
5、.0V，内电阻RM=0.40 在此行驶状态下（取 g10 m/s 2），求： （1）驱动电机输入的电功率P入； （2）驱动电机的热功率P热； （3）驱动电机输出的机械功率P机； （4）蓄电池的电动势E 【答案】 （1）4.5W（2）0.9W（3）3.6W（4）3.3V 【解析】 试题分析：根据P=UI 求出驱动电机的输入功率；由P=I2r 可求得热功率；由输入功率与热 功率的差值可求出机械功率；由闭合电路欧姆定律可求得电源的电动势 （1）驱动电机输入的电功率：P入IU1.5 3.0W 4.5W （2）驱动电机的热功率：P热I2R (1.5)2 0.40W 0.9W （3）驱动电机输出的机械功率
6、：P机 P入-P 热3.6W （4）蓄电池的电动势：E=U+IR=（3.0+1.5 0.2）V=3.3V 点睛：本题主要考查了功率的公式P=UI，以及机械功率的公式P=Fv 的应用；要注意体会 能量的转化与守恒关系 4如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、 PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两 导轨间距为LM、P两点间接有电阻值为R的电阻，一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放 在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直 斜面向下导轨和金属杆的电阻可忽略让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接 触良好，不计它们之间的摩擦求： （1）在加速下滑过程中，当ab
7、 杆的速度大小为v 时杆中的电流及杆的加速度大小； （2）在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值 【答案】 （1） BLv R 22 B L v gsin mR （ 2） 22 sinmgR B L 【解析】 （1）当 ab 加速下滑时，速度大小为v 时,则E BLv 根据闭合电路欧姆定律，有： E I R 故 BLv I R ，方向由 a 到 b 由安培力公式：FBIL 根据牛顿第二定律：mgsinFma 整理可以得到： 2222 )/sin B L vB L v amgsinmg RmR （ (2)当 0a 时 ab 杆的速度可以达到最大值 即： m BLv mgsinBL R 所以
8、： 22 sin m mgR v B L 5如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L =1m ， 导轨平面与水平面成? = 30 0角，下端连接阻值为R = 0.8 的电阻 ，匀强磁场方向与导轨平 面垂直 ，磁感应强度大小为 B=1T；质量为 m = 0.1kg 、电阻 r = 0.2 金属棒放 在两导轨 上， 棒与导轨垂直并保持良好接触g 取 10m/s2，求： （1）金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小； （2）金属棒ab 所能获得的最大速度； （3）若金属棒ab 沿斜面下滑0.2m 时恰好获得最大速度，求在此过程中回路一共生热多 少焦 ？ 【答案】（ 1
9、）5m/s 2（2）0.5m/s （3） 0.0875J 【解析】 试题分析：（ 1）金属棒开始下滑的初速度为零，根据牛顿第二定律得：mgsinma 代人数据解得： 2 5/am s （2）设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为 F，棒在沿导轨方向受力平衡 有： A mgsinF， 22 A BlvB L v FBILBL RrRr ， 22 m B L v mgsin Rr ， 最大速度为： 22 0.5/ m mgsinRr vm s B L （3）根据全过程中能的转化和守恒规律，有： 21 2 mgxsinmvQ， 所以全过程中系统产生的热为： 21 0.0875 2 Qmgxs
10、inmvJ 考点：导体切割磁感线时的感应电动势 【名师点睛】电磁感应中导体切割引起的感应电动势在考试中涉及较多，关键要正确分析 导体棒受力情况，运用平衡条件、牛顿第二定律和功能关系进行求解 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，
11、（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） BLvR U Rr ；（ 2） 222 2 () B L v R P Rr ；（ 3） 22 B L vd W Rr 【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= BLv Rr ，故电压表的示数 BLvR UIR Rr ； （2）电阻 R产生焦耳热的功率P=I2R= 222 2 () B L v R Rr ； （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= 22 B L vd Rr 考点：电磁感应，
12、欧姆定律，焦耳定律，安培力 7平行导轨P、 Q 相距 l1 m，导轨左端接有如图所示的电路其中水平放置的平行板电 容器两极板M、N 相距 d10 mm，定值电阻R1R212 ，R32 ，金属棒 ab 的电阻 r 2 ，其他电阻不计磁感应强度B0.5 T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab 沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m110 14kg，电荷量 q 1 10 14C 的微粒恰好静止不动取 g 10 m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良 好且速度保持恒定试求： (1)匀强磁场的方向和MN 两点间的电势差 (2)ab 两端的路端电压； (3)金属棒 ab 运动的速
13、度 【答案】 (1) 竖直向下； 0.1 V(2)0.4 V. (3) 1 m/s. 【解析】 【详解】 （1）负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直 向上，故M 板带正电 ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab 棒等效于电源， 感应电流方向由ba，其 a 端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下 微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mgEq 又 MN U E d 所以 UMN mgd q 0.1 V （2）由欧姆定律得通过R3的电流为 I 3 MN U R 0.05 A 则 ab 棒两端的电压为Uab U MNI 0.
14、5R10.4 V. （3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBLv 由闭合电路欧姆定律得EUabIr0.5 V 联立解得 v1 m/s. 8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 0 v 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 0 U，并比较M
15、N、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 0 BdRv U Rr ；b 2 0 () B dv p h Rr V 【解析】 【详解】 （1）该发电装置原理图等效为如图， 管道中液体的流动等效为宽度为d 的导体棒切割磁感线，产生的电动势 E=Bdv0 则开关断开时 U0=Bdv0 由右手定则可知等效电源MN 内部的电流为N 到 M，则 M 点为等效正极，有 MN； （2）a由闭合电路欧姆定律 00 UBdv I RrRr 外电路两端的电压： 00
16、 U RBdRv UIR RrRr b设开关闭合后，管道两端压强差分别为 pV，忽略液体所受的摩擦阻力，开关闭合后 管道内液体受到安培力为F安，则有 phdFV 安 =FBId 安 联立可得管道两端压强差的变化为： 2 0 () B dv p h Rr V 9如图 a所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距 L 1m，导轨平面与水平面成 370角，下端连接阻值为 R0.4 的电阻匀强磁场方向垂 直于导轨平面向上，磁感应强度为B0.4T，质量 m0.2Kg、电阻 R0.4 的金属杆放在 两导轨上，杆与导轨垂直且保持良好接触，金属导轨之间连接一理想电压表现用一外力 F沿水平方向拉杆，使之由静止沿导轨开始下滑，电压表示数U 随时间 t 变化关系如图b 所示取g10m/s 2，sin3700.6，cos3700.8 求： 金属杆在第5s 末的运动速率； 第 5s 末外力 F的功率； 【答案】 (1)1m/s (2)-0.8W 【解析】 【分析】 金属杆沿金属导轨方向在三个力作用下运动，一是杆的重力在沿导轨向下方向的分力 G1，
