高中物理稳恒电流常见题型及答题技巧及练习题

1、高中物理稳恒电流常见题型及答题技巧及练习题一、稳恒电流专项训练.在如图所示的电路中，电源内电阻 r=1Q,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】 R 17 ; (2) E 9V ; (3) P 4.25w【解析】【分析】【详解】U(1)由部分电路的欧姆定律，可得电阻为：R 7 5(2)根据闭合电路欧姆定律得电源电动势为E= U+ Ir= 12V(3)电源的输出功率为 P= UI=20W【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，也是考试的热点，要 熟练掌握.如

2、图所示，已知电源电动势E=20V,内阻r=l 0当接入固定电阻 R=3Q时，电路中标有D都恰能正常工作.试求:“3V,6W的灯泡L和内阻RD=1 的小型直流电动机 5 Er|r|i fj?-JD L(1)流过灯泡的电流(2)固定电阻的发热功率(3)电动机输出的机械功率【答案】 (1) 2A (2) 7V (3) 12W【解析】U和额定功率P的数值(1)接通电路后，小灯泡正常工作，由灯泡上的额定电压PI = 一可得流过灯泡的电流为：=2A(2)根据热功率公式口 =也可得固定电阻的发热功率：P=12W(3)根据闭合电路欧姆定律，可知电动机两端的电压：5尸+ T)=9v电动机消耗的功率：=18W一部

3、分是线圈内阻的发热功率：= f%，=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P = 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；另一部分转化为机械功率输出。3.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 一m 3 103kg .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 脸；(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用

4、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/s2);(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 Po 4 1026W ,太阳到地球的距离P = 1,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%.3【答案】(1)巳 1.5 10 Wf / mg 0.045(3 ) S 101m2【解析】试题分析：Pt IU 1.5 103WS,距太阳中心为r的球面面积P ,则SSo p几 0.9P电 Fv fv f 0.9P电/v f/mg

5、0.045当太阳光垂直电磁板入射式，所需板面积最小，设其为一2So 47r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 SB So设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为p,所以p 1 30% pp由于 15% p ,所以电池板的最小面积 电P0 1 30%Q PS。 S 0.7P00.15 0.7PO101?m2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4.如图所示，已知电源电动势E=20V,内阻r=l 0当接入固定电阻 R=3Q时，电

6、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：3 看 ID L(1)流过灯泡的电流(2)固定电阻的发热功率(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PI/ = TOC o 1-5 h z 可得流过灯泡的电流为：=2A(2)根据热功率公式。=刖,可得固定电阻的发热功率：P=12W(3)根据闭合电路欧姆定律，可知电动机两端的电压：机盯-11* + T)=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，

7、则出口睥-P0=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P二求出热功率；(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R=9，即5.5泌键S断求流过电阻Ri的电流；求电阻Ri消耗的电功率；将S闭合时，流过电阻Ri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P I 2Ri求出R消耗的电功率；(3)将S闭

8、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：I . R r ,解得：I=0.2A22(2)根据 R I Ri,得 P 0,29 0.36W(3)将S闭合时，R2被短接，回路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律：I -E-,可知电流变大，即流过电阻R的电流变大R r1【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.如图所示的电路中，电炉电阻R= i0Q,电动机线圈的电阻 r= i Q,电路两端电压U=i00

9、V,电流表的示数为 30A,问：(MO1 JH(i)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】(i) I2= 20A (2)W= 9.6 X J【解析】 【详解】根据欧姆定律，通过电炉的电流强度为：I1 U 100A i0AR 10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：I2=IIi = 20A.电动机的总功率为 P=UI2= 100 X 20 W2X 10W.因发热而损耗的功率为 P= 122r=400 W.电动机的有用功率(机械功率)为P= P P= 1.6X13W,电动机通电1 min做的有用功为 W= Pt= 1.6 x 10

10、2r,与斜面间的动摩擦因数尸0.5.从t=0时起，磁2 场的磁感应强度按 B= 2- t(T)的规律变化.开始时线框静止在斜面上，在线框运动前，灯泡始终正常发光.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2, sin 37=0.6, cos37 = 0.8.求：(1)小灯泡正常发光时的电阻 R;(2)线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q.【答案】(1)1.25 Q (2)3.14 J【解析】【分析】(1)根据法拉第电磁感应定律，即可求解感应电动势；由功率表达式，结合闭合电路欧姆 定律即可；(2)对线框受力分析，并结合平衡条件，及焦耳定律，从而求得.【详解】(1)由法拉第电磁感应定律有E

11、= n t/口B 12212得 E= n r =10 0.52V = 2.5?Vt 22小灯泡正常发光，有P= I2R由闭合电路欧姆定律有E= I(Ro+ R)则有P= (R E R )浓 代入数据解得 R= 1.25 Q.(2)对线框受力分析如图B,由力的平衡条件有设线框恰好要运动时，磁场的磁感应强度大小为mgsin 0= F 安+f= F 安+mgpos 0B= 0.4 TF安=nBl x r联立解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小一，、164线框在斜面上可保持静止的时间t 26-s s2/5小灯泡产生的热量Q= Pt=1.25x4-J= 3.14 J.麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变

12、化的磁场产生感生电场，该感生电场是涡旋电场；变化的电场也可以产生感生磁场，该感生磁场是涡旋磁场.（1）如图所示，在半径为 r的虚线边界内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为 B=kt （k0且为常量）.将一半径也为 r的细金属圆环（图中未画 出）与虚线边界同心放置.求金属圆环内产生的感生电动势e的大小.变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，在与磁场垂直的平面内其电 场线是一系列同心圆，如图中的实线所示，圆心与磁场区域的中心重合.在同一圆周上， 涡旋电场的电场强度大小处处相等.使得金属圆环内产生感生电动势的非静电力是涡旋电 场对自由电荷的作用力，这个力称为

13、涡旋电场力，其与电场强度的关系和静电力与电场强 度的关系相同.请推导金属圆环位置的涡旋电场的场强大小E感.（2）如图所示，在半径为 r的虚线边界内有一垂直于纸面向里的匀强电场，电场强度大小 随时间的变化关系为 E= p t（ p0且为常量）.我们把穿过某个面的磁感线条数称为穿过此面的磁通量，同样地，我们可以把穿过某个 面的电场线条数称为穿过此面的电通量.电场强度发生变化时，对应面积内的电通量也会 发生变化，该变化的电场必然会产生磁场.小明同学猜想求解该磁场的磁感应强度B感的方法可以类比（1）中求解E感的方法.若小明同学的猜想成立，请推导B感在距离电场中心为a （ ar）处的表达式，并求出在距离

14、电场中心工和2r处的磁感应强度的比值 B感i： B2感2.小红同学对上问通过类比得到的B感的表达式提出质疑，请你用学过的知识判断B感的表达式是否正确，并给出合理的理由.kr【答案】（1）k r2一；（2）1:1不正确.2【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律求解金属圆环内产生的感生电动势S的大小.在金属圆环内，求解非静电力对带电量为场强度；（2）类比（1）中求解 分析表达式的正误.【详解】-q的自由电荷所做的功，求解电动势，从而求解感应电E感的过程求解两处的磁感应强度的比值；通过量纲（1）根据法拉第电磁感应定律得B S B S k在金属圆环内，非静电力对带电量为-q的自由电荷所做的功 W

15、 /qE感根据电动势的定义解得感生电场的场强大小E咸心2 rkrt 2（2）类比(1)中求解E感的过程,在半径为R处的磁感应强度为 B感el将R=2r时,e2所以巴B感2上问中通过类比得到的B感的表达式不正确;因为通过量纲分析我们知道:用基本物理量的国际单位表示的导出单位为,2kg。；又因为B 一，用基本物理量的国际单位表示B 互 的导出单位为A s4ILIL加方.可见，通过类比得到的 B感的单位是不正确的，所以 B咸 J的表达式不正A s心 2 R t确.【点睛】考查电磁学综合运用的内容，掌握法拉第电磁感应定律、电场强度和磁感应强度的应用，会用类比法解决问题以及用物理量的量纲判断表达式的正误

16、.14.如图25甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图，其主要结构有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后板使用绝缘材料，上、下板使用金属材料.图 25 乙是该主要结构的截面图，上、下两板与输出电压可调的高压直流电源（内电阻可忽略不计）相连.质量为 m、电荷量大小为q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入 A、B两极板间的加速电场.已知 A、B两极板间加速电压为 U0,尘埃加速后全都获得相同的水平速度，此时单位体积内的尘埃数为n.尘埃被加速后进入矩形通道，当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时尘埃被收集.通过调整高压直流电源的输出电压U可以改变收集效率刀（被收集尘埃的数量与进

17、入矩形通道尘埃的数量的比值）.尘埃所受的重力、空气阻 力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计.在该装置处于稳定工作状态时：（1）求在较短的一段时间 A的，A、B两极板间加速电场对尘埃所做的功;（2）若所有进入通道的尘埃都被收集，求通过高压直流电源的电流；（3）请推导出收集效率 刀随电压直流电源输出电压 U变化的函数关系式.【答案】（1） nbdAqU0巨垣 （2） nqbd+但垣 （3）若yd,即-Ld,则收yL2U集效率刀=一=2d 4d Uo-m，m4dUo4d2Uc （U) L2试题分析：（1）设电荷经过极板 B的速度大小为v0,对于一个尘埃通过加速电场过程 中，加速电场做功为 W0 qU0

18、在t时间内从加速电场出来的尘埃总体积是V bdv0 t其中的尘埃的总个数 N总 nV n bdv0 t故A、B两极板间的加速电场对尘埃所做的功W N总qU0 n bdv0 t qU012对于一个尘埃通过加速电场过程，根据动能定理可得qU0 mv22故解得 W nbd tqU 012clU m（2）若所有进入矩形通道的尘埃都被收集，则t时间内碰到下极板的尘埃的总电荷量Q N总q nq bdv0 t通过高压直流电源的电流I nQbdv0 nQbd, 2qUv0t. m（3）对某一尘埃，其在高压直流电源形成的电场中运动时，在垂直电场方向做速度为的匀速直线运动，在沿电场力方向做初速度为0的匀加速直线运

19、动12根据运动学公式有：垂直电场方向位移x vt ,沿电场方向位移 y at根据牛顿第二定律有 a F qE m mqumd距下板解得y处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，则L2U4dU；x=L口. L2U,y，即砧d,则收集效率日黑(U24d2Uo,则所有的尘埃都到达下极板，效率为100% (U24d Uo)L2考点：考查了带电粒子在电场中的运动【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的 分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速，直 线或曲线)，然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力 和运动的观点，

20、选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化的观点，选用动能定理和功能关系求解15.如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨相距为1m,导轨平面与水平面的夹角。=37 ,其上端接一阻值为3a的灯泡D.在虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B,且磁感应强度 B=1T,磁场区域的宽度为 d=3.75m,导体棒a的质量m=0.2kg、电阻R=3Q;导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Q,它们分另从图中 M N处同时由静止 开始沿导轨向下滑动，b恰能匀速穿过磁场区域，当 b刚穿出磁场时a正好进入磁场.不 计 a、b 之间的作用，g=10m/s2, sin37 =0.6, cos37 =0.8.求：(1) b棒进入磁场时的速度?(2)当a棒进入磁场区域时，小灯泡的实际功率?(3)假设a棒穿出磁场前已达到匀速运动状态，求 a棒通过磁场区域的过程中，回路所产生的总热量?【答案】(1) b棒进入磁场时的速度为 4.5m/s ;, 4(2)当a棒进入磁场区域时，小灯泡的实际功率为十W;(3)假设a棒穿出磁场前已达到匀速运动状态，求 a棒通过磁场区域的过程中，回路所 产生的总热量为3.4J【解析