物理稳恒电流题20套带答案及解析

1、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. 41.0T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）（4）磁场反向，磁敏电阻的阻值不变.【解析】（1）当B= 0.6T时，磁敏电阻阻值约为 6X1500= 900Q,当B=1.0T时，磁敏电阻阻值约为11X150（ 1650a.由于滑动变阻器全电阻 20比磁敏电阻的阻值小得多，故滑动变阻,所以电流表应内接.电路图如图所示.器选择分压式接法；由于Ra(2)RxRv方法一：根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为:0.450.30 ,所以电流表应内接.电路图如图所示.器选择分压式接法；由于Ra(2)RxRv方法一：根据表中

2、数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为:0.450.30 10 31500R20.910.60 10 31516.7 ,1.5031.5031.00 101500R41.79-Z31.20 101491.7，R52.7131.80 R41.79-Z31.20 101491.7，R52.7131.80 101505 ，故电阻的测量值为R1R2R4R51503( 1500 1503 都算正确.)R 1500由于R 15010从图1中可以读出B=0.9T方法二：作出表中的数据作出UI图象，图象的斜率即为电阻（略）.（3）在00.2T范围，图线为曲线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或非均匀变化）；

3、在0.41.0T范围内，图线为直线，故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）；（4）从图3中可以看出，当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时，磁敏电阻的阻值 相等，故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关.本题以最新的科技成果为背景，考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力.从新材料、新情景中舍弃无关因素，会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题，及如 何根据测得的U、I值求电阻.第（3）、（4）问则考查考生思维的灵敏度和创新能力.总之本题是一道以能力立意为主，充分体现新课程标准的三维目标，考查学生的创新能力、 获取新知识的能力、建模能力的一道好题.2.为了测量一个阻值较大的末知电阻

4、，某同学使用了干电池(1.5V),毫安表(1mA),电阻箱(09999W),电键，导线等器材.该同学设计的实验电路如图甲所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开K2,闭合Ki,减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为Ii =1.00mA,记录电流强度值；然后保持电阻箱阻值不变，断开Ki,闭合K2,此时电流表示数为Ii = 0.80mA,记录电流强度值.由此可得被测电阻的阻值为 W.经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差.为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图乙所示的实验电路，实验过程如下：断开Ki,闭合K2,此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小

5、为 I;断开大小为R0 ,由此可测出Rx 大小为R0 ,由此可测出Rx =M甲【答案】375, I, &【解析】解：方案一中根据闭合电路欧姆定律，有E=Ii (r+Ri+R2)(其中r为电源内阻，R为电阻箱电阻，R2为电流表内阻)E=I2 (r+Ri+R2+R) 由以上两式可解得R=375 Q方案二是利用电阻箱等效替代电阻Rd,故电流表读数不变，为I,电阻箱的阻值为R0.故答案为375, I, R.【点评】本题关键是根据闭合电路欧姆定律列方程，然后联立求解；第二方案是用等效替 代法，要保证电流相等.3.对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理

6、解其物理本质.(i) 一段横截面积为 S、长为l的直导线，单位体积内有 n个自由电子，电子电荷量为e.该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v.(a)求导线中的电流I；(b)将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为 F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=F.(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量 n为恒量.为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为 v,且与器壁各面碰撞的 机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变.利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F与

7、m、n和v的关系.(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明)F 12【答案】(1) InvSeffi明见答案(2) P - -nm 2S 3【解析】(1) (a)电流 I Q,又因为 Q nev(St),代入则 | nvSe t(b) F安=BIL, |nvSe,代入贝U： F安=BnvSeL因为总的自由电子个数 N=nSL.,每个自由电子受到洛伦兹力大小 f=Bve,所以F=Nf=BnvSeL=F安，即F安=F.(2)气体压强公式的推导：设分子质量为m,平均速率为v,单位体积的分子数为 n；建立图示柱体模型，设柱体底面积为S ,长为l ,则l t柱体体积V

8、Sl柱体内分子总数N总nV因分子向各个方向运动的几率相等，所以在t时间内与柱体底面碰撞的分子总数为一 1 一N巧N巧心6心设碰前速度方向垂直柱体底面且碰撞是弹性的，则分子碰撞器壁前后，总动量的变化量为P 2m N总依据动量定理有Ft p又压力Ft p由以上各式得单位面积上的压力F0 F 1nm 2S 3【点评】本题的第1题中两问都曾出现在课本中，例如分别出现在人教版选修3-1.P42,选修3-1P42,这两个在上新课时如果老师注意到，并带着学生思考推导，那么这题得分是很 容易的.第2问需要利用动量守恒知识，并结合热力学统计知识，通过建立模型，然后进 行推导，这对学生能力要求较高，为了处理相应问

9、题，通过建模来处理问题.在整个推导 过程并不复杂，但对分析容易对结果造成影响的错误是误认为所有分析都朝同一方向运 动，而不是热力学统计结果分子向各个运动方向运动概率大致相等，即要取总分子个数的6【考点定位】电流微观表达式、洛伦兹力推导以及压强的微观推导. （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Ro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200Q）;电压表V （量程3V,内阻约10Q）； 电阻R0 （阻值约20 k。；滑动变阻器R （最大阻值50Q,额定电流1 A）;电池组E （电

10、动势3V,内阻不计）；开关开关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 X 0. 01 mm=0.380 mm金属丝直径为(1.5+0.380) mm=1.880 mm .(注意半刻度线是否漏出；可动刻度需要估读)0开始调节，因此要采用分压电(2)0开始调节，因此要采用分压电R0 路.由于R0 路.由于Ra100, 0.5,因此 4表要采用内接法，其电路原理图为Ro连线时按照上图中所标序号顺序连接即可.对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加

11、深刻地理解其物理本质。如图所示：一段横截面积为S长为l的金属电阻丝，单 TOC o 1-5 h z 位体积内有n个自由电子，每一个电子电量为 e。该电阻丝通有恒定电流时，两端的电势 差为U,假设自由电子定向移动的速率均为v。AB(1)求导线中的电流I;(2)有人说 导线中电流做功，实质上就是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功【这种说法是否正确，通过计算说明。(3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。若已知该导线中的电流密度为j ,导线的电阻率为，试证明：j 。 l【答案】(1) I neSv； (2)正确，说明

12、见解析；(3)证明见解析【解析】【详解】(1)电流的定义式I Q,在t时间内，流过横截面的电荷量 Q nSvte t因此I neSv(2)这种说法正确。在电路中，导线中电流做功为：W UIt在导线中，恒定电场的场强E 导体中全部自由电荷为 q nSlel导线中的恒定电场对自由电荷力做的功：W qEvt q vt nSel vt nSevUtll又因为I neSv,贝UW UIt故 导线中电流做功，实质上就是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功”是正确的。(3)由欧姆定律：U IR由电阻定律：R - S则U I 则有：U -Sl S电流密度的定义：j Q - St S故U j l6.如图所示，

13、已知电源电动势 E=20V,内阻r=l帛当接入固定电阻 R=3Q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：S ErD 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)根据热功率公式二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：M = E-4-1E + r)=9V电动机消耗的功率：

14、=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。7.如图1所示，用电动势为 E、内阻为r的电源，向滑动变阻器 R供电.改变变阻器 R的 阻值，路端电压 U与电流I均随之变化.(1)以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值 R变化过程中U-I图像的示意 图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义.(2) a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点

15、，画出带网格的图形，以其面积表示此 时电源的输出功率；b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件.(3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和.【答案】(1) UT图象如图所示：E .图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流(2) a如图所示：4r(3)见解析【解析】UH图像如图所示,其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流E 2R-7)r当外电路电阻R=r时,E 2R-7)r当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,2ET2r - RP =E2max4r(3)电动势定义式:E

16、川/静电力根据能量守恒定律，在图1所示电路中，非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即22 _W I rt I Rt Irq IRqE Ir IR U 内 U 外本题答案是：(1) UH图像如图所示,其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流a.如图所示00 - 一市，心，E2当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为 Rnax = 4rE U内U外R=r时,输出R=r时,输出.如图所示，一根有一定电阻的直导体棒质量为“、长为L,其两端放在位于水平面内间距也为L的光滑平行导轨上，并与之接触良好；棒左侧两导轨之间连接一可控电阻；导轨置于匀强磁场中，

17、磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨所在平面，时刻，给导体棒一个平行与导轨的初速度，此时可控电阻的阻值为五。，在棒运动过程中，通过可控XXXXXXX可控电阻XXX fi可控电阻X. X XXXX(1)求可控电阻 R随时间f变化的关系式；(2)若已知棒中电流强度为I,求2时间内可控电阻上消耗的平均功率P;(3)若在棒的整个运动过程中将题中的可控电阻改为阻值为四口的定值电阻，则棒将减速运动位移身后停下；而由题干条件，棒将运动位移也后停下，求 我的值。I?2/B2L2l X1 21【答案】(1)m ; (2)初；(3) “2 1【解析】试题分析：(1)因棒中的电流强度保持恒定，故棒做匀减速直线运

18、动，设棒的电 阻为。电流为I,其初速度为加速度大小为口，经时间斗后，棒的速度变为 则有:BILmL。时刻棒中电流为:BILmL。时刻棒中电流为:治+ r,经时间后棒中电流为:BLv样+ r由以上各式得:(2)因可控电阻 R随时间均匀减小，故所求功率为:阴由由以上各式得:(3)将可控电阻改为定值电阻 网。，棒将变减速运动，有： 见二丑,亘二口丁,而7t，= ERo + y f V由以上各式得16士，而-2口，由以上各式mvo(Ro + r)x2 -jj,得 胡鹤，工1 2所求Q 1 。考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化【名师点睛】解决本题的关键知道分析导体棒受力情况，应用闭

19、合电路欧姆定律和牛顿第 二定律求解，注意对于线性变化的物理量求平均的思路，本题中先后用到平均电动势、平 均电阻和平均加速度。.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 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】根据P UI求解充电宝的输入功率；(2)根据P 1,2(2)充电宝内阻消耗的热功率为：7 I r

20、1 0.2 0.2W ,2(2)充电宝内阻消耗的热功率为：7 I r 1 0.2 0.2W ；【详解】3(1)充电宝的输入功率为：P入UI 5 1000 10 5W；2 ,(3)一分钟内充电宝储存的电能为：Q P入t I rt 5 60 0.2 60 288J .【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P 12r求解.10.在图所示的电路中，电源电压U恒定不变，当S闭合时Ri消耗的电功率为9W,当S断开时Ri消耗的电功率为 4W,求：电阻Ri与R2的比值是多大？S断开时，电阻R2消耗的电功率是多少？S闭合与断开时，流过电阻 Ri的电流之比是多少?【答案】

21、2 ： 1, 2W, 3 ： 2【解析】【分析】 【详解】(1)当S闭合时Ri消耗的电功率为 9W则：U2P 9W当S断开时Ri消耗的电功率为 4W,则：U 2P () R 4WRi R2解得：R:R 2:1(2)S断开时Ri和及串联，根据公式 P |2R,功率之比等于阻值之比，所以:FV P2 R1: R22:1又因为P 4W,所以，S断开时，电阻R2消耗的电功率:F22W(3)S闭合时:RiS断开时:R1R2所以:Ri R23I R 211.已知电流表的内阻 Rg=120 0满偏电流Ig=3 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

22、联多大的电阻？【答案】改装成量程是 6 V的电压表，应串联1 880 弼电阻；要把它改装成量程是 3 A的 电流表，应并联0.12弼电阻.【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R U % 1880 ；g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R -R- 0.12 .I Ig. 一交流电压随时间变化的图象如图所示.若用此交流电为一台微电子控制的电热水瓶供电，电热水瓶恰能正常工作.加热时的电功率P= 880W,保温时的电功率P= 20W,求：该交流电电压的有效值 U;电热水瓶加热时通过的电流I;.电热水瓶保温5h消耗的电能E.【答案】22

23、0V4A3.6 105J【解析】根据图像可知，交流电电压的最大值为： Um 220/2V ,则该交流电电压的有效值为：UUm 220V ； P 880电热水瓶加热时，由 P UI得：I A 4AU 220 电热水瓶保温5h消耗的电能为： W Pt 20 5 3600J 3,6 105 J 点睛：本题根据交流电图象要能正确求解最大值、有效值、周期、频率等物理量，要明确 功率公式P UI对交流电同样适用，不过 U、I都要用有效值.如图所示，电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L=1m,质量m=0.1 kg的导体棒ab,导体棒紧贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上，导体棒的电阻R=1Q,

24、磁感强度B=1T的匀强磁场方向垂直于导体框架所在平面，当导体棒在电动机牵引 下上升h=3.8m时，获得稳定速度，此过程导体棒产生热量Q=2J.电动机工作时，电压表、电流表的读数分别为7V和1A,电动机的内阻r=1不计一切摩擦，g=10m/s2,求:（1）导体棒所达到的稳定速度是多少？（2）导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少?【答案】（1） v = 2 m/s （2） r= 1 s【解析】（1）导体棒匀速运动时，绳拉力 T,有T-mg-F=0 （2分），其中 F=BIL I= s /R, s = B 分）此时电动机输出功率与拉力功率应相等，即 Tv=U/-I/2r （2 分），（U、A r是电

25、动机的电压、电流和电阻），化简并代入数据得v=2m/s （1分）.（2）从开始达匀速运动时间为t,此过程由能量守恒定律，UI/t-I/2rt=mgh+ mv2+Q （4 分）,代入数据得t=1s （2分）.如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够发光.某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为L的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度 匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根导电辐条OP、0。OR,辐条互成120 角.在圆环内，圆心角为120 的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为 B的匀强磁场，在转轴 O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯（可看成二极管，发光时电阻为r）.圆环及其它电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时.(I(1)顺磁感线方向看，圆盘绕O1O2轴沿什么方向旋转，才能使LED灯发光？在不改变玩(I(1)顺磁感线方向看，圆盘绕具结构的情况下，如何使 LED灯发光时更亮?(2)在辐条OP转过60的过程中，求通过 LED灯的电流;(3)求圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能. RI 2【答案】(1)逆时针；增大角速度(2) B，8rB2B2L4(3)32r试题分析：(1)圆环转动过程，始终有一条导电辐条在切割磁感线，产生感应电动势，并 通过M.N和二极管