（物理）物理试卷物理稳恒电流题分类汇编含解析

（物理）物理试卷物理稳恒电流题分类汇编含解析

一、稳恒电流专项训练

1．如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电动机的电阻R0=1.0Ω，电阻R1=1.5Ω．电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求：

（1）电源释放的电功率；

（2）电动机消耗的电功率．将电能转化为机械能的功率； 【答案】（1）20W （2）12W 8W． 【解析】 【分析】

（1）通过电阻两端的电压求出电路中的电流I，电源的总功率为P=EI，即可求得； （2）由U内=Ir可求得电源内阻分得电压，电动机两端的电压为U=E-U1-U内，电动机消耗的功率为P电=UI；电动机将电能转化为机械能的功率为P机=P电-I2R0． 【详解】

（1）电动机正常工作时，总电流为：I=I=

U1 R3.0A=2 A， 1.5电源释放的电功率为：P=EI =10×2 W=20 W； （2）电动机两端的电压为： U= E﹣Ir﹣U1 则U =（10﹣2×0.5﹣3.0）V=6 V；

电动机消耗的电功率为： P电=UI=6×2 W=12 W； 电动机消耗的热功率为： P热=I2R0 =22×1.0 W=4 W；

电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为：P机=P电﹣P热 P机=（12﹣4）W=8 W； 【点睛】

对于电动机电路，关键要正确区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路：当电动机正常工作时，是非纯电阻电路；当电动机被卡住不转时，是纯电阻电路．对于电动机的输出功率，往往要根据能量守恒求解．

2．（18分） 如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强

磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。

（1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量； （2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电荷量； （3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。 【答案】（1）Qef＝

；（2）q＝

；（3）Bm＝

，方

向竖直向上或竖直向下均可，xm＝【解析】

解：（1）设ab棒的初动能为Ek，ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为Q和Q1，有 Q+Q1=Ek① 且Q=Q1 ② 由题意 Ek=得 Q=

④

③

（2）设在题设的过程中，ab棒滑行的时间为△t，扫过的导轨间的面积为△S，通过△S的磁通量为△Φ，ab棒产生的电动势为E，ab棒中的电流为I，通过ab棒某截面的电荷量为q，则 E=

⑤

且△Φ=B△S ⑥ 电流 I=又有 I=

⑦ ⑧

由图所示，△S=d（L﹣dcotθ） ⑨ 联立⑤～⑨，解得：q=

（10）

（3）ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长Lx为： Lx=L﹣2xcotθ （11）

此时，ab棒产生的电动势Ex为：E=Bv2Lx （12） 流过ef棒的电流Ix为 Ix=

（13）

ef棒所受安培力Fx为 Fx=BIxL （14） 联立（11）～（14），解得：Fx=

（15）

有（15）式可得，Fx在x=0和B为最大值Bm时有最大值F1．

由题意知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使F1为最大值的受力分析如图所示， 图中fm为最大静摩擦力，有：

F1cosα=mgsinα+μ（mgcosα+F1sinα） （16） 联立（15）（16），得：Bm=

（17）

Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下． 有（15）式可知，B为Bm时，Fx随x增大而减小，x为最大xm时，Fx为最小值，如图可知 F2cosα++μ（mgcosα+F2sinα）=mgsinα （18）

联立（15）（17）（18），得 xm=

答：（1）ef棒上产生的热量为（2）通过ab棒某横截面的电量为（3）此状态下最强磁场的磁感应强度是

．

；

．

，磁场下ab棒运动

的最大距离是

【点评】本题是对法拉第电磁感应定律的考查，解决本题的关键是分析清楚棒的受力的情况，找出磁感应强度的关系式是本题的重点．

3．如图所示的电路中，R1＝4Ω，R2＝2Ω，滑动变阻器R3上标有“10Ω，2A”的字样，理想电压表的量程有0～3V和0～15V两挡，理想电流表的量程有0～0.6A和0～3A两挡．闭合开关S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2V和0.5A；继续向右移动滑片P至另一位置，电压表指针指在满偏的

1，电流表指针也指在满偏的31．求电源电动势与内阻的大小．（保留两位有效数字） 3

【答案】7.0V，2.0Ω． 【解析】 【分析】

根据滑动变阻器的移动可知电流及电压的变化，是可判断所选量程，从而求出电流表的示数；由闭合电路欧姆定律可得出电动势与内阻的两个表达式，联立即可求得电源的电动势． 【详解】

滑片P向右移动的过程中，电流表示数在减小，电压表示数在增大，由此可以确定电流表