高考物理稳恒电流题20套(带答案)含解析.docx

1、高考物理稳恒电流题20 套( 带答案 ) 含解析一、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 MN两根用细线连接的是金属杆，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 t 0 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v12（ 2） v14mgR； v22mgR【答案】（ 1

2、）13B2 l 23B2l2v2【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=0v12： 解得：v2（2）细线烧断后， MN 向上做加速运动，MN 向下做加速运动，由于速度增加，感应电动势增加， MN 和

3、 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 ，IE12R ， E=Blv +Blv由 得： v14mgR2mgR3B2l2 、 v23B2l2【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

4、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（） .003.006.006.166.286.326.366.386.396.40（ m0.000.000.000.060.501.002.003.004.005.50）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) Pb）【解析】（ 1）选择分压滑动变阻器时，要尽量选择电阻较小的，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。

5、（ 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 材料的电阻率=0(1+t)，其中 称为电阻温度系数，0随温度变化的规律为 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-8-51.7 10m，碳的电阻率为3.5 10m；在 0 附近，铜的电阻温度系数为-3-1，碳

6、的电阻温度系数为 -5.0-4 -1将横截面积相391010同的碳棒与铜棒串接成长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）-3【答案】 3 810 m【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L2 ，电阻率为2 ，电阻恒温系数为2 根据题意有110（ l1t) 220（ l2t ) 式中10、20 分别为碳和铜在0 时的电阻率设碳棒的电阻为 R1 ，铜棒的电阻为R2 ，有 R11L1 ， R22L2 SS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

7、R R1 R2 ， L0L1 L2 式中 L01.0m联立以上各式得：RL1L210 1L120 2 L2t10 S20 SS要使电阻 R 不随温度 t 变化， 式中 t 的系数必须为零即10 1L120 2 L20 联立 得： L1202L0 202101代入数据解得： L1 3810 3 m 【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4 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

8、动势 E；电源的输出功率 P【答案】 (1) R 17； (2) E9V ； (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：R5I(2)根据闭合电路欧姆定律得电源电动势为EU 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5 如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻 r=l“ 3V,6W的”灯泡 L 和内阻 RD=1的小型直流电动机，当接入固定电阻D 都恰能正常工作R=3 时，电路中标有.试求：（ 1）流过灯泡的电流（ 2）固定电阻的发热功

9、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；另一部分转化为机械功率

10、输出。6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，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，在棒运动过程中，通过可控电阻的变化使棒中的电流强度保持恒定，不计导轨电阻，导体棒一直在磁场中。（1）求可控电阻R 随时间变化的关系式；（2）若已知棒中电流强度为I，求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的定值电阻，则棒将减速运动位移后停下；而由题干条件，棒

11、将运动位移后停下，求的值。【答案】（ 1）；（ 2）；（ 3）【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动，设棒的电阻为，电流为I，其初速度为，加速度大小为，经时间后，棒的速度变为，则有：而，时刻棒中电流为：，经时间后棒中电流为：，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：，由以上各式得：。（3）将可控电阻改为定值电阻，棒将变减速运动，有：，而，由以上各式得，而，由以上各式得，所求。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

12、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。7 如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻 r=l“ 3V,6W的”灯泡 L 和内阻 RD=1的小型直流电动机，当接入固定电阻D 都恰能正常工作R=3 时，电路中标有.试求：（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

13、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；另一部分转化为机械功率输出。8 如图所示，固定的水平金属导轨间距-2L=2 m处在磁感应强度 B=4l0 T 的竖直向上的匀强磁场中，导体棒 MN 垂直导轨放置，并始终处于静止状态已知电源的电动势E=6 V，内电阻 r=0.5 ，电阻 R=4.5 ，其他电阻忽略不计闭合开关S，待电流稳定后，试求：（ 1）导体棒中的电流；（ 2）导体棒受

14、到的安培力的大小和方向【答案】（ 1） 1.2 A； （ 2） 0.096 N，方向沿导轨水平向左【解析】【分析】【详解】(1) 由闭合电路欧姆定律可得：E6I=A =1.2AR r4.5 0.5(2) 安培力的大小为：F=BIL=0.04 1.2N=02.096N安培力方向为沿导轨水平向左9 在如图所示的电路中,电源电动势E=3V,r=0.5 ,R=9 ,R2=5.5,S内阻定值电阻1断电键开求流过电阻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，

15、根据闭合电路的欧姆定律求出电流；（ 2）根据P1I 2R1求出 R1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：IE，解得： I=0.2AR1R2 r（2）根据22I R1P 0.2 90.36WP，得11（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：IER1 的电流变大，可知电流变大，即流过电阻Rr【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1

16、0 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P880W ，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】 220V 4A 3.6105 J【解析】 根据图像可知 ，交流电电压的最大值为：U m220 2V ，则该交流电电压的有效值为：U m220V ；U2 电热水瓶加热时，由 PUI 得： IP880 A4 AU220 电热水瓶保温 5h 消耗的电能为： WP t20 53600 J 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

17、、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 11 麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变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 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

18、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=t（0 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（

19、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，并求出在距离电场中心r 和 2r 处的磁感应强度的比值B 感 1： 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【答案】 （1） k r 2 kr；（ 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 的大小在金属圆环内，求解非静电力对带电量为-q 的自由电荷所做的功，求解电动势，从而求解感应电场强度； （2） 类比（ 1）中求解E 感的过程求解两处的磁感应强度的

20、比值； 通过量纲分析表达式的正误.【详解】（1） 根据法拉第电磁感应定律得B SB S k r2ttt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 非 =qE 感2rW非根据电动势的定义q解得感生电场的场强大小E感krt 22 r（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eB感2 R t在 R=a 时， e E a2，解得 B感a2在 R= r 时，2将 R=2r 时，r2re1E，解得 B感124e2Er 2 ，解得 B感2r4所以B感11B感21 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B感

21、e的导出单位为R t2kg m2；又因为 BFBFAs4，用基本物理量的国际单位表示的导出单位为ILILkg可见，通过类比得到的 B 感 的单位是不正确的，所以B感e的表达式不正A s22Rt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12 为了检查双线电缆CE、 FD 中的一根导线由于绝缘皮损坏而通地的某处，可以使用如图所示电路。用导线将AC、 BD、EF连接， AB 为一粗细均匀的长LAB=100 厘米的电阻丝，接触器 H 可以在 AB 上滑动。当 K1 闭合移动接触器，如果当接触器H 和 B

22、端距离 L1 =41 厘米时，电流表G 中没有电流通过。试求电缆损坏处离检查地点的距离（即图中DP 的长度X）。其中电缆CE=DF=L=7 8 千米， AC、 BD 和 EF 段的电阻略去不计。【答案】 6.396km【解析】【试题分析】由图得出等效电路图，再根据串并联电路规律及电阻定律进行分析，联立可求得电缆损坏处离检查地点的距离等效电路图如图所示：电流表示数为零，则点H 和点 P 的电势相等。由得，则又由以上各式得：X=6.396km【点睛】本题难点在于能否正确作出等效电路图，并明确表头电流为零的意义是两端的电势相等13 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

23、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、 OQ、 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（ 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

24、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【答案】 （1）逆时针；增大角速度（ 2） BL2（ 3） B2 L48r32r【解析】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 和二极管构成闭合回路由于二极管的单向导电性，只有转轴为正极，即产生指向圆心的感应电流时二极管才发光，根据右手定则判断，圆盘逆时针旋转要使得 LED灯发光时更亮，就要使感应电动势变大，即增大转速增大角速度（2）导电辐条切割磁感线产生感应电动势E1 BL22此时 O 点相当于电源正极，P 点为电源负极，电源内阻为 r电源外部为二个导体辐条和二极管

25、并联，即外阻为r 3IE3E通过闭合回路的电流4rrr3带入即得1 BL23223BLI4r8r流过二极管电流为IBL23 8r（ 3）转动过程始终有一个导电辐条在切割磁感线，所以经过二极管的电流不变转过一周所用时间2T所以二极管消耗的电能 Q I 2 rT ( I )2 rTB2 L4332r考点： 磁感 串并 路14 如 甲所示，表面 、 角 =30的斜面固定在水平地面上，斜面所在空 有一 度 D=0.40m 的匀 磁 区域，其 界与斜面底 平行，磁 方向垂直斜面向上一个 量 m=0.10kg 、 阻 R=0.25W 的 匝矩形金属框 abcd，放在斜面的底端，其中 ab 与斜面底 重合，

26、 ab 边长 L=0.50m从 t=0 刻开始， 框在垂直 cd 沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运 ，当 框的 ab 离开磁 区域 撤去拉力， 框 向上运 ， 框向上运 程中速度与 的关系如 乙所示已知 框在整个运 程中始 未脱离斜面，且保持ab 与斜面底 平行， 框与斜面之 的 摩擦因数，重力加速度 g 取 10 m/s 2 求：（ 1） 框受到的拉力 F 的大小；（ 2）匀 磁 的磁感 度 B 的大小；（ 3） 框在斜面上运 的 程中 生的焦耳 Q【答案】（ 1） F=1.5 N （2）（ 3）【解析】 分析：（ 1）由 v-t 象可知，在0 0.4s 内 框做匀加速直 运 ，

27、 入磁 的速度 v1=2.0m/s ，所以： 解 代入数据得：F=1.5 N（2）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后以速度定律和欧姆定律有：E=BLv1 v1 做匀速直 运 ，由法拉第 磁感 由欧姆定律得： 于 框匀速运 的 程，由力的平衡条件有： 解 代入数据得：（3）由 v-t 象可知， 框 入磁 区域后做匀速直 运 ，并以速度 明 框的 度等于磁 的 度，即 ： 框在减速 零 ，有：v1 匀速穿出磁 ，所以 框不会下滑， 框穿 磁 的 t， ： 解 代人数据得：（ 11）考点： 体切割磁感 的感 ；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其 用； 合 路的欧姆定律15 (10 分 )

28、 如 所示， 角=30、 L=1m的足 的U 形光滑金属 固定在磁感 度大小B=IT 、范 足 大的匀 磁 中，磁 方向垂直 平面向上。一根 量m=0.2kg， 阻R=l的金属棒ab 垂直于 放置。 用一平行于 向上的 引力F 作用在棒上，使棒由静止开始沿 向上运 ，运 中ab 棒始 与 接触良好， 阻不 ，重力加速度g 取 l0m/s 2。求：(1) 若 引力的功率 P 恒 56W， ab 棒运 的最 速度 多大 ?(2) 当 ab 棒沿 向上运 到某一速度 撤去 引力，从撤去 引力到ab 棒的速度 零，通 ab 棒的 量 q=0.5C ， 撤去 引力后ab 棒向上滑 的距离多大?【答案】（ 1） 7 m/s；（ 2） 0.5m【解析】 分析：（1）当以恒定功率 引 ab 棒达到最大速度 ：P=Fv， E=BLv， I=E/R ， F 安 =BILF mg sinF安0解得： v=7 m/s(2) 撤去 F 后 ab 棒沿 向上运 到速度 零 滑 的距离 x，通 ab 的 荷量，EBLxBLx， qI tttR 立解得：qRmx0.5BL考点：本 考 磁感