物理稳恒电流易错剖析

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1、物理稳恒电流易错剖析 一、稳恒电流专项训练 1如图， ab 和 cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN 和 M N是两根用细线连接的 金属杆，其质量分别为m 和 2m.竖直向上的外力F 作用在杆MN 上，使两杆水平静止，并 刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为l.整个装置处在磁感应强度为B的匀强 磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直导轨电阻可忽略，重力加速度为g.在 t0 时刻将 细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好求： (1)细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比； (2)两杆分别达到的最大速度 【答案】（ 1） 1 2 2 1 v v （2） 1 22 4 3 mgR

2、 v B l ；2 2 2 2 3 mgR v B l 【解析】 【分析】 细线烧断前对MN 和 MN受力分析，得出竖直向上的外力F=3mg，细线烧断后对MN 和 MN 受力分析，根据动量守恒求出任意时刻两杆运动的速度之比分析MN 和 MN的运动 过程，找出两杆分别达到最大速度的特点，并求出 【详解】 解：（ 1）细线烧断前对MN 和 MN 受力分析，由于两杆水平静止，得出竖直向上的外力 F=3mg设某时刻MN 和 MN速度分别为v1、v2 根据 MN 和 MN 动量守恒得出：mv1 2mv2=0 解得： 1 2 2 v v ： （2）细线烧断后，MN 向上做加速运动，MN 向下做加速运动，由

3、于速度增加，感应电动 势增加， MN 和 MN 所受安培力增加，所以加速度在减小当MN 和 MN的加速度减为零 时，速度最大对MN受力平衡： BIl=2mg ， E I R ，E=Blv1+Blv2 由 得： 1 2 2 4 3 mgR v B l 、 2 2 2 2 3 mgR v B l 【点睛】 能够分析物体的受力情况，运用动量守恒求出两个物体速度关系在直线运动中，速度最 大值一般出现在加速度为0 的时刻 2要描绘某电学元件（最大电流不超过m，最大电压不超过）的伏安特性曲线， 设计电路如图，图中定值电阻为 ，用于限流；电流表量程为m，内阻约为 ；电压表（未画出）量程为，内阻约为 ；电源电

4、动势为，内阻不 计。 （）实验时有两个滑动变阻器可供选择： a、阻值到 ，额定电流 b、阻值到 ，额定电流 本实验应选的滑动变阻器是（填 “a”或“b”） （）正确接线后，测得数据如下表 （）.00 3.006.006.166.286.326.366.386.396.40 （ m ） 0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50 a）根据以上数据，电压表是并联在与之间的（填 “ ” 或“ ” ） b）画出待测元件两端电压 随间电压变化的示意图为（无需数值） 【答案】 (1) a (2) a) P b） 【解析】（ 1）选择分压滑动变阻器时，要尽量选择电阻较小

5、的，测量时电压变化影响小， 但要保证仪器的安全。B 电阻的额定电流为，加在它上面的最大电压为10V，所以仪 器不能正常使用，而选择a。（ 2）电压表并联在M 与 P 之间。因为电压表加电压后一定 有电流通过，但这时没有电流流过电流表，所以电流表不测量电压表的电流，这样电压表 应该接在P点。 视频 3（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

6、阻器R（最大阻值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 4四川省

7、 “ 十二五 ” 水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引 提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，用一台 电动机通过传动效率为 80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V， 此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4。已知水的密度为 ，重力加速度取10 2。求 （1）电动机内阻消耗的热功率； （2）将蓄水池蓄入864的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。 【答案】（ 1） 3 1 10 r pW（2） 4 2 10ts 【解析】 试题分析： (1) 设电动机的电功率为P，则PUI 设电动机内阻 r

8、上消耗的热功率为 r P，则 2 r PI r 代入数据解得 3 1 10 r PW (2) 设蓄水总质量为 M ，所用抽水时间为 t.已知抽水高度为 h，容积为V，水的密度为 ，则 MV 设质量为 M 的河水增加的重力势能为pE， 则 p EMgh 设电动机的输出功率为 0 P，则 0?r PPP 根据能量守恒定律得 0 60%80% p PtE 代入数据解得 4 2 10ts。 考点：能量守恒定律、电功、电功率 【名师点睛】根据电动机的功率和电压求解出电流，再根据焦耳定律求解发热功率；水增 加的重力势能等于消耗的电能（要考虑效率），根据能量守恒定律列式求解；本题关键是 根据能量守恒定律列方

9、程求解，要熟悉电功率和热功率的区别。 5如图所示，闭合电路处于方向竖直向上的磁场中，小灯泡的电阻为10，其它电阻不 计当磁通量在0. 1s内从 0.2Wb 均匀增加到0.4Wb过程中，求： 电路中的感应电动势； 如果电路中的电流恒为0.2A，那么小灯泡在10s 内产生的热量是多少 【答案】（ 1）2V（2）4J 【解析】 （1）当磁通量发生变化时，闭合电路中要产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，感 应电动势大小为： 0.40.2 2 0.1 EVV t （2）当小灯泡上的电流为I=0.2A 时，根据焦耳定律， 10s 钟内产生的热量为： Q=I2Rt=0.22 10 10J=4J 6在图所

10、示的电路中，电源电压U 恒定不变，当S闭合时 R1消耗的电功率为 9W，当 S断 开时 R1消耗的电功率为 4W，求： （1）电阻 R1与 R2的比值是多大？ （2）S断开时，电阻R2消耗的电功率是多少？ （3）S闭合与断开时，流过电阻R1的电流之比是多少？ 【答案】 21，2W，32 【解析】 【分析】 【详解】 （1）当 S闭合时 R1消耗的电功率为 9W,则： 2 1 1 9W U P R 当 S断开时 R1消耗的电功率为 4W，则： 2 11 12 ()4W U PR RR 解得： 12:2:1RR (2)S断开时 R1和 R2串联，根据公式 2 PI R，功率之比等于阻值之比，所以：

11、 1122 :2:1PPRR 又因为 1 4WP ，所以， S断开时，电阻R2消耗的电功率： 2 2WP (3)S闭合时： 1 U I R S断开时 : 12 U R I R 所以： 12 1 2 3RRI RI 7如图所示的电路中，电炉电阻R10，电动机线圈的电阻r1 ，电路两端电压 U100V，电流表的示数为30A，问： (1)通过电动机的电流为多少？ (2)通电一分钟，电动机做的有用功为多少？ 【答案】 (1) I220A (2)W9.6 10 4J 【解析】 【详解】 根据欧姆定律，通过电炉的电流强度为： 1 100 10 10 U IAA R 根据并联电路中的干路电流和支路电流的关系

12、，则通过电动机的电流强度为：I2I I120 A. 电动机的总功率为P UI2100 20 W 2 10 3W. 因发热而损耗的功率为P I2 2r 400 W. 电动机的有用功率(机械功率 )为 P PP 1.6 10 3W， 电动机通电1 min 做的有用功为W P t1.6 10 3 60 J 9.6 10 4J. 【点睛】 题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉 )和非纯电阻电路(电动机 )在纯电阻电路中可运 用欧姆定律IU/R 直接求出电流强度，而非纯电阻电路中的电流强度只能运用干路和支路 中电流强度的关系求出在非纯电阻电路中，电功大于电热，两者的差值才是有用功 8微波炉的工作应用了

13、一种电磁波微波 (微波的频率为2.4510 6Hz)食物中的水分子 在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高，食物增加的能量是微波给它的右 下表是某微波炉的部分技术参数，问： （1）该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少？ （2）该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少? （3）如果做一道菜，使用微波挡需要正常工作30min，则做这道菜需消耗的电能为多少? 【答案】 (1)0.12m （2）5A（3） 6 1.9810 J 【解析】 【分析】 由 c=f求得 ；额定电流 =额定功率除以额定电压；消耗的电能等于功率与时间的乘积 【详解】 （1）波长为 8 6 3 10 0.12 24501

14、0 c mm f （2）额定电流： 1100 5 220 P IAA U （3）消耗的电能E=W=Pt=1100 1800=1.98 10 6J 【点睛】 本题主要考查了电功率和电能的计算，属于基础题 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）R3断开时电表读数分别变为

15、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 + I1r R 3 断开后总电流 I2=25A E = U2 + I 2r 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 如图所示，电源电动势E=50V，内阻 r=1 ， R1=3 ，R2=6 间距 d=0.2m 的两平行金 属板 M、N 水平放置，闭合开关S，板间电场视为匀强电场板间竖直放置一根长也为d 的光滑绝缘细杆AB，有一个穿过细杆的

16、带电小球p，质量为m=0.01kg、带电量大小为 q=1 10-3C （可视为点电荷，不影响电场的分布）现调节滑动变阻器R，使小球恰能静止 在 A 处；然后再闭合K，待电场重新稳定后释放小球p取重力加速度g=10m/s2求： （1）小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压； （2）小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值； （3）小球 p到达杆的中点O时的速度 【答案】 (1)U=20V (2)Rx=8 (3) v=1.05m/s 【解析】 【分析】 【详解】 (1)小球带负电 ； 恰能静止应满足： U mgEqq d 3 0.01 100.2 20 1 10 mgd UVV q (2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，由电路电压关系: 22x EU RRrR 代入数据求得Rx=8 (3)闭合电键 K后， 设电场稳定时的电压为U， 由电路电压关系 : 1212 x EU RRrR 代入数据求得U= 100 11 V 由动能定理 : 211 222 d mgU qmv 代入数据求得v=1.05