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1、高考物理稳恒电流题20 套( 带答案 )及解析 一、稳恒电流专项训练 1守恒定律是自然界中某种物理量的值恒定不变的规律，它为我们解决许多实际问题提供 了依据在物理学中这样的守恒定律有很多，例如：电荷守恒定律、质量守恒定律、能量 守恒定律等等 (1)根据电荷守恒定律可知：一段导体中通有恒定电流时，在相等时间内通过导体不同截面 的电荷量都是相同的 a己知带电粒子电荷量均为g，粒子定向移动所形成的电流强度为，求在时间t 内通过某 一截面的粒子数 N b直线加速器是一种通过高压电场使带电粒子加速的装置带电粒子从粒子源处持续发 出，假定带电粒子的初速度为零，加速过程中做的匀加速直线运动如图l 所示，在距
2、粒 子源 l1、l2两处分别取一小段长度相等的粒子流 I 已知 ll:l2=1:4，这两小段粒子流中所含 的粒子数分别为n1和 n2，求： n1:n2 (2)在实际生活中经常看到这种现象：适当调整开关，可以看到从水龙头中流出的水柱越来 越细，如图2 所示，垂直于水柱的横截面可视为圆在水柱上取两个横截面A、 B，经过 A、B的水流速度大小分别为vI、 v2；A、B 直径分别为d1、 d2，且 d1：d2=2:1求：水流的 速度大小之 比 v 1:v2 (3)如图 3 所示：一盛有水的大容器，其侧面有一个水平的短细管，水能够从细管中喷出； 容器中水面的面积Sl远远大于细管内的横截面积 S2;重力加
3、速度为g假设 水不可压缩，而 且没有粘滞性 a推理说明：容器中液面下降的速度比细管中的水流速度小很多，可以忽略不计： b在上述基础上，求：当液面距离细管的高度为h 时， 细管中的水流速度 v 【答案】（ 1）a. QIt N qq ； b. 21: 2 :1nn；（ 2） 22 1221 :1: 4vvdd；（ 3）a. 设：水面下降速度为 1 v，细管内的水流速度为v按照水不可压缩的条件，可知水的体积 守恒或流量守恒，即： 12 SvSv,由 12 SS，可得 12 vv所以：液体面下降的速度 1 v 比细管中的水流速度可以忽略不计 b. 2vgh 【解析】 【分析】 【详解】 (1) a.
4、电流 Q I t ， 电量QNq 粒子数 QIt N qq b.根据 2vax, 可知在距粒子源1 l、 2 l两处粒子的速度之比： 12 :1: 2vv 极短长度内可认为速度不变，根据 x v t ， 得 12 :2:1tt 根据电荷守恒，这两段粒子流中所含粒子数之比： 12 :2 :1nn (2) 根据能量守恒，相等时间通过任一截面的质量相等，即水的质量相等. 也即： 2 4 vd处处相等 故这两个截面处的水流的流速之比： 22 1221 :1: 4vvdd (3) a. 设：水面下降速度为 1v，细管内的水流速度为 v. 按照水不可压缩的条件，可知水的体积守恒或流量守恒，即： 12 Sv
5、Sv 由 12 SS，可得 : 12 vv . 所以液体面下降的速度 1 v比细管中的水流速度可以忽略不计. b.根据能量守恒和机械能守恒定律分析可知： 液面上质量为m 的薄层水的机械能等于细管中质量为m 的小水柱的机械能 又根据上述推理：液面薄层水下降的速度 1 v忽略不计，即 1 0v. 设细管处为零势面，所以有： 21 00 2 mghmv 解得 :2vgh 2能量守恒是自然界基本规律，能量转化通过做功实现。研究发现，电容器存储的能最表 达式为 c E= 21 CU 2 ，其中 U为电容器两极板间的电势差.C 为电容器的电容。现将一电容 器、电源和某定值电阻按照如图所示电路进行连接。已知
6、电源电动势为 0 E ，电容器电容为 0 C，定值电阻阻值为R，其他电阻均不计，电容器原来不带电。现将开关S闭合，一段时 间后，电路达到稳定状态。求：在闭合开关到电路稳定的过程中，该电路因电磁辐射、电 流的热效应等原因而损失的能量。 【答案】 2 0 1 2 CE 【解析】 【详解】 根据电容定义，有C= Q U ，其中 Q 为电容器储存的电荷量，得：Q=CU 根据题意，电容器储存能量： EC= 1 2 CU 2 利用电动势为E0的电源给电容器充电，电容器两极间电压最终为 E0， 所以电容器最终储存的能量为：E充= 2 0 1 2 CE， 则电容器最终储存的电荷量为：Q=CE0， 整个过程中消
7、耗消耗能量为：E放=W电源=E0It=E0Q=C 2 0 E 根据能量守恒得： E损=E放-E充=C 2 0 E- 2 0 1 2 CE= 2 0 1 2 CE 3如图所示， M 为一线圈电阻RM=0.5 的电动机， R=8 ，电源电动势 E=10V当 S断开 时，电流表的示数I1=1A，当开关 S闭合时，电流表的示数为I2=3A 求： （1）电源内阻r； （2）开关 S断开时，电阻R 消耗的功率P （3）开关 S闭合时，通过电动机M 的电流大小 IM 【答案】（ 1）2（ 2）8W（3）2.5A 【解析】（ 1）当S 断开时，根据闭合电路欧姆定律： 1 EIRr，1018r， r=2 ； 电
8、阻 R 消耗的功率： 22 1 188PI RWW 路端电压： 2 10324UEI rVV R之路电流： 4 0.5 8 R U IAA R 电动机的电流： 2 30.52.5 MR IIIAA 点睛：当S断开时，根据闭合电路欧姆定律求解电源的内阻当开关S闭合时，已知电流 表的示数，根据闭合电路欧姆定律求出路端电压，由欧姆定律求出通过R的电流，得到通 过电动机的电流 4如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻 r=l ，当接入固定电阻R=3 时，电路中标有 “ 3V,6W”的灯泡 L和内阻 RD=1的小型直流电动机D 都恰能正常工作.试求： （1）流过灯泡的电流 （2）固定电阻的发热功率 （
9、3）电动机输出的机械功率 【答案】 （1）2A（2）7V（3）12W 【解析】 （1）接通电路后，小灯泡正常工作，由灯泡上的额定电压U 和额定功率P的数值 可得流过灯泡的电流为：=2A （2）根据热功率公式，可得固定电阻的发热功率：=12W （3）根据闭合电路欧姆定律，可知电动机两端的电压：=9V 电动机消耗的功率：=18W 一部分是线圈内阻的发热功率：=4W 另一部分转换为机械功率输出，则=14W 【点睛】（ 1）由灯泡正常发光，可以求出灯泡中的电流；（2）知道电阻中流过的电流， 就可利用热功率方程，求出热功率；（3）电动机消耗的电功率有两个去向：一部 分是线圈内阻的发热功率；另一部分转化为
10、机械功率输出。 5在如图所示的电路中,电源电动势E=3V, 内阻 r=0.5 ,定值电阻R1=9 ,R2=5.5 , 电键 S断 开 求流过电阻R1的电流 ; 求电阻 R1消耗的电功率 ; 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 2 11PI R 求出 1 R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： 12 E I RRr ，解得： I=0
11、.2A （2）根据 2 11 PI R，得 2 1 0.290.36PW （3）将 S闭合时， 2 R被短接，回路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律： E I Rr ，可知电流变大，即流过电阻 1 R的电流变大 【点睛】本题主要考查了闭合电路的欧姆定律，解决本题的关键就是要知道闭合电路的欧 姆定律的表达式，并且知道回路中的电阻变化了，根据闭合电路的欧姆定律可以判断电流 的变化 6已知电流表的内阻Rg120 ，满偏电流 Ig3 mA，要把它改装成量程是6 V 的电压 表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A的电流表，应并联多大的电阻？ 【答案】改装成量程是6 V 的电压表，应串联1 8
12、80 的电阻 ; 要把它改装成量程是3 A 的 电流表，应并联0.12 的电阻 【解析】 【分析】 【详解】 根据欧姆定律和串联电路特点可知，需串联的电阻 1880 g g U RR I ； 同理，根据欧姆定律的并联电路的特点可知，改装成3A 电流表需并联的电阻 0.12 gg g I R R II 7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
13、，驱动电机的输入电流I1.5A，电压 U3.0V，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
14、 0.9W （3）驱动电机输出的机械功率：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 8如图所示，已知电源电动势E=16 V，内阻 r=1 ，定值电阻R=4 ，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 ，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
15、析】 试题分析：（ 1）电路中电流 L L P I U =15A （2）电动机两端的电压() ML UEUI Rr=55V （3）电动机的总功率 电动机线圈热功率 2/ 2.25WPI r 热 电动机的输出功率 考点：电功率 9如图所示，已知R33，理想电压表读数为3v，理想电流表读数为2A，某时刻由于电 路中 R3发生断路，电流表的读数2 5A，R1上的电压为5v，求： （1）R1大小、 R3发生断路前R2上的电压、及R2阻值各是多少？（R3发生断路时R2上没有 电流） （2）电源电动势E和内电阻r 各是多少？ 【答案】（ 1）1V 1 （ 2）10 V ；2 【解析】 试题分析：（ 1）R
16、3断开时电表读数分别变为5v 和 2 5A 可知 R1=2 欧 R3断开前 R1上电压 U1=R1I=4V U1= U2 + U3 所以 U2=1V U2：U3 = R2：R3 =1:3 R2=1 （2）R3断开前总电流 I1=3A E = U1 + I 1r R 3 断开后总电流 I2=25A E = U2 + I2r 联解方程E= 10 V r=2 考点：闭合电路的欧姆定律 【名师点睛】 10 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R1R2 12 ，R32 ，金属棒 ab 的电阻 r2 ，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
