1、欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 100考点最新模拟题（恒定电流）精选训练 5 第八部分 恒定电流 五.直流电路综合问题 1.（2015 上海虹口期末）当金属的温度升高到一定程度时就会向四周发射电子，这种电子叫热电子，通常 情况下，热电子的初始速度可以忽略不计。如图所示，相距为 L的两块平行金属板M、N 接在输出电压恒为 U 的高压电 E2上，M、N 之间的电场近似为匀强电场，a、b、c、d 是匀强电场中四个均匀分布的等势面，K 是与 M板距离很近的灯丝，电 E1给K加热从而产生热电子。电接通后，电流
2、表的示数稳定为 I，已知电子的 质量为 m、电量为e。求： （1）电子达到N板瞬间的速度； （2）电子从灯丝K出发达到N 板所经历的时间； （3）电路稳定的某时刻，M、N之间运动的热电子的总动能； （4）电路稳定的某时刻，c、d两个等势面之间具有的电子数。 （3）根据功能关系，在M、N 之间运动的热电子的总动能应等于t时间内电流做功的 2 1 ， a L N M b c d E 1E 2A 高压电源 + - K 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 即 Ek总= 2 1 UIt= 2 1 UI( 2m L
3、 eU )=IL 2 mU e。 2、（ 2015 上海嘉定调研）(问 1/5/6)如图所示，电源电动势 E=6V，内阻 r=1。定值电阻 R1=6，滑动变 阻器总阻值 R2=10。虚线框内为一个断路器，其工作特性如下： （a）接入 电路时相当于一根导线； （b）若流过断路器的电流达到或超过 0.2A 时，断 路器会自动断开R1所在支路。现将滑片P 置于 A端，闭合电键，把滑片P 缓 慢从A端向左滑到B端。 （1）PA 段电阻多大时，断路器会断开？ （2）试用文字定性说明滑片P 从右向左移动的过程中电压表读数在如何变化？（不需要理由） 【名师解析】 （1）流过断路器的电流达到0.2A 时，电压
4、表读数U1=ImaxR1. 由闭合电路欧姆定律， ) )( ( m ax 1 r R I I E U PB PA 由欧姆定律， PA PA R U I 1 PA PA PB R R R R 10 2其中 Imax=0.2A，R1=6，E=6V，r=1， 代入解得 RPA=3。 E r R 1R 2P A B 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 （2）滑片 P 从右向左移动的过程中，电压表读数变大。当增大到 U1=ImaxR1时，断路器自动断开，当断路器 突然断开时电压表读数突然变大。 3. （2014
5、高考福建理综）(问 4/5)如图，某一新型发 电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长 为 L、宽度为d、高为 h，上下两面是绝缘板，前后两侧 面 M、N 是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关 S 和 定值电阻 R 相连。整个管道置于磁感应强度大小为 B， 方向沿 z 轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻 率为 的导电液体（有大量的正、负离子） ，且开关闭 合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率 v0沿 x 轴正向流动，液体所受的摩擦阻 力不变。 （1）求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小 U0； （2）求开关闭合前后，管道两端压强差的变化p； （3）调整矩形
6、管道的宽和高，但保持其它量和矩形管道的横截面 S=dh 不变，求电阻 R 可获得的最大功率 Pm及相应的宽高比d/h的值。 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 (3)电阻 R获得的功率为：P=I 2 R= 2 0 Bdv d R Lh R， 变化为：P= 2 0 Lv B LR dh R， 当 LR d = h 即d/h=LR/时，电阻R获得最大功率。 最大功率：Pm= 22 0 4 LSv B 。 4（ 2015武汉部分重点中学第一次联考）电动轿车是未来小轿车发展的趋势，某轻型电动轿车，质量（含 载重
7、）m =200kg，蓄电池组电动势E=200V，内阻r=0.05,直接对超导电动机（线圈为超导材料,电阻为零 ）供电，供电电流I=100A，电动机通过传动效率 =90的传动装置带动车轮转动。保持电动机功率不变， 假设轿车在运动过程中所受摩擦及空气阻力大小之和恒为f=653N，g=10m/s 2 ,试求: (1) 若轿车在 6s 内由静止在水平路面上加速到 v=72km/h，则这 6s内轿车的位移大小为多少？ (2) 已知某斜坡路面的倾角为 ，轿车所受摩擦及空气阻力大小不变，则轿车在上坡过程中能达到的最大 速度为多少？（sin 0.2585 ） 【名师解析】 （1）电源输出电压：U=E-Ir=2
8、00V-1000.05V=195V 电动机功率：P=UI=195100W=19500W 由动能定理：P t-fs= 1 2 mv 2 ， 代入数据解得：s=100m。 （2）当轿车加速度a=0时，速度达到最大，此时轿车牵引力： F=mgsin+f， 又 F vmax=P 代入数据解得：vmax=15m/s. 5 （2015北京西城区期末） 在如图所示的电路中，电源的电动势 E=1.5V，内阻r=0.5，电流表满偏电流Ig=10mA，电流表的电阻 Rg=7.5，A、B为接线柱。 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:235539
9、4557 （1）用一条导线把 A、B 直接连起来，此时，应把可变电阻 R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏 电流？ （2）调至满偏后保持R1的值不变， 在A、B间接入一个 150的定值电阻R2，电流表的读数是多少？ （3）调至满偏后保持 R1的值不变，在 A、B 间接入一个未知的定值电阻 Rx，电流表的读数为 Ix，请写 出 Ix随 Rx变化的数学表达式。 6 （2015上海长宁期末）下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动自行车满载情 况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。 请参考表中数据，完成下列问题 (g取10 m/s 2 )： (1) 此电动机的电阻是多少？正
10、常工作时，电动机的效率是多少？ (2) 在水平平直道路上行驶过程中电动自行车受阻力是车重（包括载重）的k 倍，试计算 k的大小。 (3) 仍在上述道路上行驶，若电动自行车满载时以额定功率行驶，当车速为2m/s时的加速度为多少？ 【名师解析】 (1) 从表中可知，输出功率P 出= 180W，输入功率P 入=UI=366W=216W 额定车 速 整车质 量 载重 额定输出功 率 电动机额定工作电压和 电流 18km/h 40kg 80kg 180W 36V/6A R 1 电阻 R 2 r E A B 导线 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰
11、厚。 qq:2355394557 P 损= P 入-P 出 =36W ， ， 由 22 = 6 36W P I r r 损解得此电动机的电阻 r=1 。 正常工作时，电动机的效率 180 = =83.3% 216 P P 出 入(2)根据题述，阻力f= k(M+m)g，额定车速vm=18km/h=5m/s， 在水平平直道路上行驶过程中，F=f。 由 P 出=Fvm=k(M+m)gvm 解得：k= m P M m gv 出= 180 0.03 (40 80) 10 5 (3)由 P 出=Fv 解得当车速为2m/s 时的牵引力F=90N 由牛顿第二定律，F-k（M+m）g=（M+m）a 解得加速
12、度为a=0.45 m/s 2 7.节水喷灌系统已经在我国很多地区使用。某节水喷灌系统如图所示，喷口距离地面的高度 h=1.8m，能沿水平方 向旋转，水可沿水平方向喷出，喷水的最大速率 v0=15m/s，每秒喷出水的质量 m0=4.0kg。所用的水是从井下抽取 的，井中水面离地面的高度 H=1.95m，并一直保持不变。水泵由电动机带动，电动机电枢线圈电阻 r=5.0。电 动机正常工作时，电动机的输入电压 U=220V，输入电流 I=4.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等 于水泵所需要的最大输入功率。水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效率。 （计算时 可取3，球体表面积公式S=
13、4r 2 ） （1）求这个喷灌系统所能喷灌的最大面积 s； （2）假设系统总是以最大喷水速度工作，求水泵的抽水效率 ； （3）假设系统总是以最大喷水速度工作，在某地区需要用蓄电池将太阳能电池产生的电能存储起来供该系统 使用，根据以下数据求所需太阳能电池板的最小面积 m in s 。 已知：太阳光传播到达地面的过程中大约有30的能量损耗， 太阳辐射的总功率 P0=410 26 W，太阳到地球的距离R=1.510 11 m， 太阳能电池的能量转化效率约为15，蓄电池释放电能的效率约为90。 【名师解析】 （1 ）（ 3分）水从喷口喷出后做平抛运动 下落高度：h= 1 2 gt 2，解得t=0.6s
14、。 （1 分） 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 最大水平位移：x=v0t=9m。 （1 分） 喷灌面积：S=x 2 =243m 2 。 （1 分） 8如图所示，电源内阻 r=1，R1=2，R2=6，灯 L 上标有“3V、1.5W”的字样，当滑动变阻器R3的滑片P移 到最右端时，电流表示数为 1A，灯L恰能正常发光。 （1）求电源的电动势； （2）求当P 移到最左端时，电流表的示数； （3） 当滑动阻器的Pb段电阻多大时，变阻器 R3上消耗的功率最大？ 最大值多大？ 【名师解析】 （1）电源的电动势E
15、=UL+IR1+Ir=3V+12V+11V=6V. （2）当 P移到最左端时，由闭合电路欧姆定律，I=E/(R1+r)=2A。 （3）灯 L电阻RL=U 2 /P=6， 设滑动阻器的 Pb 段电阻为 R3，R3与 RL并联等效电阻R3L= L L R R R R 3 3 = 6 6 3 3 R R ， 由闭合电路欧姆定律，I=E/(R1+r+R3L)， 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 欢迎广大教师踊跃来稿，稿酬丰厚。 qq:2355394557 将已知量代人，化简得：I= 6 3 6 2 3 3 R R 。 又，U3=IRL3= 2 4 3 3 R R ，所以P3= 3 2 3 R U = 4 4 16 3 2 3 3 R R R = 3 2 3 3 8 2 16 R R R = 8 2 16 3 2 3 R R , 当R3=2时变阻器R3上消耗的功率最大，且最大值为 2W.。
