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1、高中物理稳恒电流专题训练答案及解析 一、稳恒电流专项训练 1材料的电阻率随温度变化的规律为 = 0(1+t)，其中 称为电阻温度系数，0是材料 在 t=0时的电阻率在一定的温度范围内是与温度无关的常量金属的电阻一般随温 度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数利用 具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的 电阻已知：在0时，铜的电阻率为1.7 10 -8m ，碳的电阻率为3.5 10 -5m ；在 0附 近，铜的电阻温度系数为3910 -3-1，碳的电阻温度系数为 -5.0 10 -4-1将横截面积相 同的碳棒与铜棒串接成长
2、1.0m 的导体，要求其电阻在0附近不随温度变化，求所需碳棒 的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化） 【答案】 3810 -3m 【解析】 【分析】 【详解】 设所需碳棒的长度为L1，电阻率为 1，电阻恒温系数为1；铜棒的长度为2L，电阻率为 2，电阻恒温系数为2根据题意有 1101)lt（ 2202 )lt（ 式中 1020 、 分别为碳和铜在0时的电阻率 设碳棒的电阻为 1 R，铜棒的电阻为 2 R，有 1 11 L R S ， 2 22 L R S 式中 S为碳棒与铜棒的横截面积 碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为 12 RRR ， 012 LLL 式中 0 1.0mL 联
3、立以上各式得： 1011202212 1020 LLLL Rt SSS 要使电阻 R 不随温度t 变化， 式中 t 的系数必须为零即 10112022 0LL 联立 得： 202 10 202101 LL 代入数据解得： 3 1 3 8 10mL 【点睛】 考点：考查了电阻定律的综合应用 本题分析过程非常复杂，难度较大，关键是对题中的信息能够吃投，比如哦要使电阻R不 随温度 t 变化，需要满足的条件 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，
4、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、.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在如图所示的电路中，电源内电阻r=1，当开关S闭合后电路正常工作，电压表的读 数 U=8.5V，电流表的读数I=0.5A 求： 电阻 R； 电源电动势E； 电源的输出功率P 【答案】 (1)17R；(2)9EV； (3)4.25Pw 【解析】 【分析】 【详解】 (1)由部分电路的欧姆定律，可得电阻为：5 U R I (2)根据闭合电路欧姆定律得电源电动势为EUIr12V (3)电源的输出功率为PUI20W 【点睛】 部分电路欧姆定律U=IR和闭合电路欧姆定律E=U+Ir 是电路的重点，也是考试
6、的热点，要 熟练掌握 4一电路如图所示，电源电动势 E=28v，内阻r=2，电阻R1=4 ，R2=8 ，R3=4 ，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 -2 m （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/s 2） 【答案】（ 1） 11 4.8 10
7、C（2） 4 6.2510/Ckg 【解析】 【分析】 【详解】 （1）闭合开关S稳定后，电路的电流： 12 28 2 482 E IAA RRr ； 电容器两端电压： 22 2816 R UUIRVV； 电容器带电量： 1211 2 3.0 10164.810 R QCUCC （2）粒子在电场中做类平抛运动，则： 0 Lv t 211 22 Uq dt dm 联立解得 4 6.2510/ q Ckg m 5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
8、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
9、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 v1: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 ；（
10、 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.电流 Q I t ， 电量Q Nq 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
11、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 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.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
12、 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 6如下左图所示，R114 ，R29 ，当 S扳到位置 1 时，电压表示数为2.8V，当开关S 扳到位置 2 时，电压表示数为2.7V，求电源的电动势和内阻？（电压表为理想电表） 【答案】 E=3V, r=1 【解析】试题分析：根据开关S扳到位置1 和 2 时，分别由闭合电路欧姆定律列出含有电 动势和内阻的方程，联立组成方程组求解 解：根据闭合电路欧姆定律，可列出方程组： 当开关 S扳到位置1 时， E=U1+I1r=U1+ 当开关 S扳到位置2 时， E=U2+I2r=U2+ 代入解得：
13、 E=3V， r=1 答：电源的电动势和内阻分别为3V 和 1 【点评】本题提供了一种测量电源的电动势和内阻的方法，可以用电阻箱代替两个定值电 阻，即由电压表和电阻箱并连接在电源上，测量电源的电动势和内阻，此法简称伏阻法 7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
14、闭合电路欧姆定律： 1 EIRr，1018r， r=2 ； 电阻 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 8在现代生活中，充电宝是手机一族出行的必备品 .当充电宝电量不足时，需要给充电宝 充电，此时充电宝相当于可充电的电池，充电过程可简化为如图所示电路 .先给一充电宝充
15、电，充电电压为5V，充电电流为1000mA，充电宝的内阻为0.2 .试求： 1充电宝的输入功率； 2 充电宝内阻消耗的热功率； 3一分钟内充电宝储存的电能 【答案】1 5W；2 ? 0.2W；3 288 【解析】 【分析】 (1)根据PUI求解充电宝的输入功率； (2)根据 2 PI r 求解热功率； (3)根据 2 QPtI rt 求解一分钟内充电宝储存的电能 【详解】 (1)充电宝的输入功率为： 3 5 1000105PUIW 入； (2)充电宝内阻消耗的热功率为： 22 10.20.2PI rW 热 ； (3)一分钟内充电宝储存的电能为： 2 5600.260288QP tI rtJ 入
16、 【点睛】 注意本题中的充电宝是非纯电阻电路，输入功率不等于热功率，知道热功率只能用 2 PI r 求解 . 9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，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 I22r 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
