高考物理穩(wěn)恒電流專項(xiàng)訓(xùn)練100(附答案)一、穩(wěn)恒電流專項(xiàng)訓(xùn)練1．在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”試驗(yàn)中，為了探究3根材料未知，橫截面積均為S=0.20mm2的金屬絲a、b、c的電阻率，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．M為金屬絲c的左端點(diǎn)，O為金屬絲a的右端點(diǎn)，P是金屬絲上可移動(dòng)的接觸點(diǎn)．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電流表讀數(shù)始終為I=1.25A，電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x的變化如下表：x/mm6007008009001000120014001600180020002100220023002400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75⑴繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線；⑵求出金屬絲的電阻率ρ，并進(jìn)行比較．【答案】（1）如圖所示；（2）電阻率的允許范圍：：~：~：~通過(guò)計(jì)算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠(yuǎn)大于金屬絲b的電阻率．【解析】（1）以O(shè)P間距離x為橫軸，以電壓表讀數(shù)U為縱軸，描點(diǎn)、連線繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線．（2）根據(jù)電阻定律可得．通過(guò)計(jì)算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠(yuǎn)大于金屬絲b的電阻率．2．如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻r=0.5Ω，電動(dòng)機(jī)的電阻R0=1.0Ω，電阻R1=1.5Ω．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求：（1）電源釋放的電功率；（2）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率．將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率；【答案】（1）20W（2）12W8W．【解析】【分析】（1）通過(guò)電阻兩端的電壓求出電路中的電流I，電源的總功率為P=EI，即可求得；（2）由U內(nèi)=Ir可求得電源內(nèi)阻分得電壓，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U=E-U1-U內(nèi)，電動(dòng)機(jī)消耗的功率為P電=UI；電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為P機(jī)=P電-I2R0．【詳解】（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，總電流為：I=I=A=2A，電源釋放的電功率為：P=EI=10×2W=20W；（2）電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：U=E﹣Ir﹣U1則U=（10﹣2×0.5﹣3.0）V=6V；電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為：P電=UI=6×2W=12W；電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為：P熱=I2R0=22×1.0W=4W；電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，據(jù)能量守恒為：P機(jī)=P電﹣P熱P機(jī)=（12﹣4）W=8W；【點(diǎn)睛】對(duì)于電動(dòng)機(jī)電路，關(guān)鍵要正確區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是非純電阻電路；當(dāng)電動(dòng)機(jī)被卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，是純電阻電路．對(duì)于電動(dòng)機(jī)的輸出功率，往往要根據(jù)能量守恒求解．3．（18分）如圖所示，金屬導(dǎo)軌MNC和PQD，MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，所在平面與水平面夾角為α，N、Q連線與MN垂直，M、P間接有阻值為R的電阻；光滑直導(dǎo)軌NC和QD在同一水平面內(nèi)，與NQ的夾角都為銳角θ。均勻金屬棒ab和ef質(zhì)量均為m，長(zhǎng)均為L(zhǎng)，ab棒初始位置在水平導(dǎo)軌上與NQ重合；ef棒垂直放在傾斜導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（μ較?。蓪?dǎo)軌上的小立柱1和2阻擋而靜止?？臻g有方向豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸。不計(jì)所有導(dǎo)軌和ab棒的電阻，ef棒的阻值為R，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，重力加速度為g。（1）若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，給ab棒一個(gè)垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平導(dǎo)軌上沿運(yùn)動(dòng)方向滑行一段距離后停止，ef棒始終靜止，求此過(guò)程ef棒上產(chǎn)生的熱量；（2）在（1）問(wèn)過(guò)程中，ab棒滑行距離為d，求通過(guò)ab棒某橫截面的電荷量；（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)，并在NQ位置時(shí)取走小立柱1和2，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中ef棒始終靜止。求此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度及此磁場(chǎng)下ab棒運(yùn)動(dòng)的最大距離。【答案】（1）Qef＝；（2）q＝；（3）Bm＝，方向豎直向上或豎直向下均可，xm＝【解析】解：（1）設(shè)ab棒的初動(dòng)能為Ek，ef棒和電阻R在此過(guò)程產(chǎn)生熱量分別為Q和Q1，有Q+Q1=Ek①且Q=Q1②由題意Ek=③得Q=④（2）設(shè)在題設(shè)的過(guò)程中，ab棒滑行的時(shí)間為△t，掃過(guò)的導(dǎo)軌間的面積為△S，通過(guò)△S的磁通量為△Φ，ab棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E，ab棒中的電流為I，通過(guò)ab棒某截面的電荷量為q，則E=⑤且△Φ=B△S⑥電流I=⑦又有I=⑧由圖所示，△S=d（L﹣dcotθ）⑨聯(lián)立⑤～⑨，解得：q=（10）（3）ab棒滑行距離為x時(shí)，ab棒在導(dǎo)軌間的棒長(zhǎng)Lx為：Lx=L﹣2xcotθ（11）此時(shí)，ab棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)Ex為：E=Bv2Lx（12）流過(guò)ef棒的電流Ix為Ix=（13）ef棒所受安培力Fx為Fx=BIxL（14）聯(lián)立（11）～（14），解得：Fx=（15）有（15）式可得，F(xiàn)x在x=0和B為最大值Bm時(shí)有最大值F1．由題意知，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為最大值的受力分析如圖所示，圖中fm為最大靜摩擦力，有：F1cosα=mgsinα+μ（mgcosα+F1sinα）（16）聯(lián)立（15）（16），得：Bm=（17）Bm就是題目所求最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，該磁場(chǎng)方向可豎直向上，也可豎直向下．有（15）式可知，B為Bm時(shí)，F(xiàn)x隨x增大而減小，x為最大xm時(shí)，F(xiàn)x為最小值，如圖可知F2cosα++μ（mgcosα+F2sinα）=mgsinα（18）聯(lián)立（15）（17）（18），得xm=答：（1）ef棒上產(chǎn)生的熱量為；（2）通過(guò)ab棒某橫截面的電量為．（3）此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是，磁場(chǎng)下ab棒運(yùn)動(dòng)的最大距離是．【點(diǎn)評(píng)】本題是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的考查，解決本題的關(guān)鍵是分析清楚棒的受力的情況，找出磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系式是本題的重點(diǎn)．4．守恒定律是自然界中某種物理量的值恒定不變的規(guī)律，它為我們解決許多實(shí)際問(wèn)題提供了依據(jù)．在物理學(xué)中這樣的守恒定律有很多，例如：電荷守恒定律、質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律等等．(1)根據(jù)電荷守恒定律可知：一段導(dǎo)體中通有恒定電流時(shí)，在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體不同截面的電荷量都是相同的．a(chǎn)．己知帶電粒子電荷量均為g，粒子定向移動(dòng)所形成的電流強(qiáng)度為，求在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)某一截面的粒子數(shù)N．b．直線加速器是一種通過(guò)高壓電場(chǎng)使帶電粒子加速的裝置．帶電粒子從粒子源處持續(xù)發(fā)出，假定帶電粒子的初速度為零，加速過(guò)程中做的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．如圖l所示，在距粒子源l1、l2兩處分別取一小段長(zhǎng)度相等的粒子流．已知ll:l2=1:4，這兩小段粒子流中所含的粒子數(shù)分別為n1和n2，求：n1:n2．(2)在實(shí)際生活中經(jīng)?？吹竭@種現(xiàn)象：適當(dāng)調(diào)整開(kāi)關(guān)，可以看到從水龍頭中流出的水柱越來(lái)越細(xì)，如圖2所示，垂直于水柱的橫截面可視為圓．在水柱上取兩個(gè)橫截面A、B，經(jīng)過(guò)A、B的水流速度大小分別為vI、v2；A、B直徑分別為d1、d2，且d1：d2=2:1．求：水流的速度大小之比v1:v2．(3)如圖3所示：一盛有水的大容器，其側(cè)面有一個(gè)水平的短細(xì)管，水能夠從細(xì)管中噴出；容器中水面的面積Sl遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)管內(nèi)的橫截面積S2;重力加速度為g．假設(shè)水不可壓縮，而且沒(méi)有粘滯性．a(chǎn)．推理說(shuō)明：容器中液面下降的速度比細(xì)管中的水流速度小很多，可以忽略不計(jì)：b．在上述基礎(chǔ)上，求：當(dāng)液面距離細(xì)管的高度為h時(shí)，細(xì)管中的水流速度v．【答案】（1）a.；b.；（2）；（3）a.設(shè)：水面下降速度為，細(xì)管內(nèi)的水流速度為v．按照水不可壓縮的條件，可知水的體積守恒或流量守恒，即：,由，可得．所以：液體面下降的速度比細(xì)管中的水流速度可以忽略不計(jì)．b.【解析】【分析】【詳解】(1)a.電流，電量粒子數(shù)b.根據(jù),可知在距粒子源、兩處粒子的速度之比：極短長(zhǎng)度內(nèi)可認(rèn)為速度不變，根據(jù)，得根據(jù)電荷守恒，這兩段粒子流中所含粒子數(shù)之比：(2)根據(jù)能量守恒，相等時(shí)間通過(guò)任一截面的質(zhì)量相等，即水的質(zhì)量相等.也即：處處相等故這兩個(gè)截面處的水流的流速之比：(3)a.設(shè)：水面下降速度為，細(xì)管內(nèi)的水流速度為v.按照水不可壓縮的條件，可知水的體積守恒或流量守恒，即：由，可得:.所以液體面下降的速度比細(xì)管中的水流速度可以忽略不計(jì).b.根據(jù)能量守恒和機(jī)械能守恒定律分析可知：液面上質(zhì)量為m的薄層水的機(jī)械能等于細(xì)管中質(zhì)量為m的小水柱的機(jī)械能．又根據(jù)上述推理：液面薄層水下降的速度忽略不計(jì)，即.設(shè)細(xì)管處為零勢(shì)面，所以有：解得:5．一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線，兩端加上恒定電壓10V時(shí)，通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流為2A，求：①金屬導(dǎo)線電阻；②金屬導(dǎo)線在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量．【答案】（1）5Ω（2）200J【解析】試題分析：根據(jù)歐姆定律和焦耳定律即可解題。（1）根據(jù)歐姆定律：。（2）產(chǎn)生的熱量為：，代入數(shù)據(jù)得：點(diǎn)睛：本題主要考查了歐姆定律和焦耳定律，此題為基礎(chǔ)題。6．如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距L=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成??=300角，下端連接阻值為R=0.8Ω的電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T；質(zhì)量為m=0.1kg、電阻r=0.2Ω金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．g取10m/s2，求：（1）金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大??；（2）金屬棒ab所能獲得的最大速度；（3）若金屬棒ab沿斜面下滑0.2m時(shí)恰好獲得最大速度，求在此過(guò)程中回路一共生熱多少焦？【答案】（1）5m/s2（2）0.5m/s（3）0.0875J【解析】試題分析：（1）金屬棒開(kāi)始下滑的初速度為零，根據(jù)牛頓第二定律得：代人數(shù)據(jù)解得：．（2）設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，速度為，所受安培力為，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡有：，，，最大速度為：．（3）根據(jù)全過(guò)程中能的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律，有：，所以全過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱為：．考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)【名師點(diǎn)睛】電磁感應(yīng)中導(dǎo)體切割引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在考試中涉及較多，關(guān)鍵要正確分析導(dǎo)體棒受力情況，運(yùn)用平衡條件、牛頓第二定律和功能關(guān)系進(jìn)行求解．7．如圖所示，豎直放置的兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌的兩端分別與電源（串有一滑動(dòng)變阻器R）、定值電阻、電容器（原來(lái)不帶電）和開(kāi)關(guān)K相連．整個(gè)空間充滿了垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B．一質(zhì)量為m，電阻不計(jì)的金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上．已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電容器的電容為C，定值電阻的阻值為R0，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻．（1）當(dāng)K接1時(shí)，金屬棒ab在磁場(chǎng)中恰好保持靜止，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R為多大？（2）當(dāng)K接2后，金屬棒ab從靜止開(kāi)始下落，下落距離s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度，則此穩(wěn)定速度的大小為多大？下落s的過(guò)程中所需的時(shí)間為多少？（3）ab達(dá)到穩(wěn)定速度后，將開(kāi)關(guān)K突然接到3，試通過(guò)推導(dǎo)，說(shuō)明ab作何種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？求ab再下落距離s時(shí)，電容器儲(chǔ)存的電能是多少？（設(shè)電容器不漏電，此時(shí)電容器沒(méi)有被擊穿）【答案】（1）（2）（3）勻加速直線運(yùn)動(dòng)【解析】【詳解】（1）金屬棒ab在磁場(chǎng)中恰好保持靜止，由BIL=mg

得

（2）由

得

由動(dòng)量定理，得

其中得（3）K接3后的充電電流

mg-BIL=ma

得=常數(shù)所以ab棒的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是“勻加速直線運(yùn)動(dòng)”，電流是恒定的．

v22-v2=2as根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒得

解得：【點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合，關(guān)鍵要會(huì)推導(dǎo)加速度的表達(dá)式，通過(guò)分析棒的受力情況，確定其運(yùn)動(dòng)情況．8．電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置，在不同的電源中，非靜電力做功的本領(lǐng)也不相同，物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來(lái)表明電源的這種特性。（1）電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把的電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，如圖甲所示，如果移送電荷時(shí)非靜電力所做的功為，寫出電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；（2）如圖乙所示，固定于水平面的U形金屬框架處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，金屬框兩平行導(dǎo)軌間距為。金屬棒在外力的作用下，沿框架以速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒始終垂直于兩平行導(dǎo)軌并接觸良好。已知電子的電荷量為a.在金屬棒產(chǎn)生電勢(shì)的過(guò)程中，請(qǐng)說(shuō)明是什么力充當(dāng)非靜電力，求出這個(gè)非靜電力產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；b.展開(kāi)你想象的翅膀，給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力的表達(dá)式；（3）現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖丙所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速。上圖為側(cè)視圖，下圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，因電流變化而產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為（k為一定值）。求電子在圓形軌道中加速一周的過(guò)程中，感生電場(chǎng)對(duì)電子所做功及電子所受非靜電力的大小?！敬鸢浮?1)(2)a.外力充當(dāng)非靜電力，；b.(3)，【解析】【詳解】(1)根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義可知：(2)a.在金屬棒產(chǎn)生電勢(shì)的過(guò)程中外力充當(dāng)非靜電力；由題意可知金屬棒在外力和安培力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則：所以根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義有：b.從微觀角度看，導(dǎo)線中的自由電子與金屬離子發(fā)生了碰撞，可以看做是安全彈性碰撞，碰后自由電子損失動(dòng)能，損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為焦耳熱。從整體上看，可以視為金屬離子對(duì)自由電子整體運(yùn)動(dòng)的平均阻力導(dǎo)致自由電子動(dòng)能的的損失。設(shè)導(dǎo)線MN的橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的平均速度為ve，則導(dǎo)線MN內(nèi)的自由電子總數(shù)為：導(dǎo)線中的電流為：在極短時(shí)間?t內(nèi)，導(dǎo)線內(nèi)所有自由電子克服金屬離子做功導(dǎo)致自由電子的動(dòng)能損失為：從宏觀角度看，力F對(duì)導(dǎo)線做功，而導(dǎo)線的速度不變，即導(dǎo)線的動(dòng)能不變，所以力F的功完全轉(zhuǎn)化為焦耳熱。?t時(shí)間內(nèi)，力F做功：又因?yàn)椋杭矗寒?dāng)導(dǎo)線MN做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)外力等于安培力，即：聯(lián)立以上各式可解得：(3)據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：加速一周感生電場(chǎng)對(duì)電子所做的功：設(shè)非靜電力為F，電子運(yùn)動(dòng)一周，非靜電力做功為：根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義：聯(lián)立解得：答：(1)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；(2)a.在金屬棒產(chǎn)生電勢(shì)的過(guò)程中，外力充當(dāng)非靜電力；這個(gè)非靜電力產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；b.導(dǎo)線中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力；(3)電子在圓形軌道中加速一周的過(guò)程中，感生電場(chǎng)對(duì)電子所做功，電子所受非靜電力。9．對(duì)于同一物理問(wèn)題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個(gè)不同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻的理解其物理本質(zhì)。一段長(zhǎng)為l、電阻率為ρ、橫截面積為S的細(xì)金屬直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e、質(zhì)量為m。（1）當(dāng)該導(dǎo)線通有恒定的電流I時(shí)：①請(qǐng)根據(jù)電流的定義，推導(dǎo)出導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率v；②經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子與金屬離子（即金屬原子失去電子后的剩余部分）的碰撞，該碰撞過(guò)程將對(duì)電子的定向移動(dòng)形成一定的阻礙作用，該作用可等效為施加在電子上的一個(gè)沿導(dǎo)線的平均阻力。若電子受到的平均阻力大小與電子定向移動(dòng)的速率成正比，比例系數(shù)為k。請(qǐng)根據(jù)以上的描述構(gòu)建物理模型，推導(dǎo)出比例系數(shù)k的表達(dá)式。（2）將上述導(dǎo)線彎成一個(gè)閉合圓線圈，若該不帶電的圓線圈繞通過(guò)圓心且垂直于線圈平面的軸勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中不會(huì)有電流通過(guò)，若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小發(fā)生變化，線圈中會(huì)有電流通過(guò)，這個(gè)現(xiàn)象首先由斯泰瓦和托爾曼在1917年發(fā)現(xiàn)，被稱為斯泰瓦—托爾曼效應(yīng)。這一現(xiàn)象可解釋為：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小均勻變化時(shí)，由于慣性，自由電子與線圈中的金屬離子間產(chǎn)生定向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。取線圈為參照物，金屬離子相對(duì)靜止，由于慣性影響，可認(rèn)為線圈中的自由電子受到一個(gè)大小不變、方向始終沿線圈切線方向的力，該力的作用相當(dāng)于非靜電力的作用。已知某次此線圈勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，該切線方向的力的大小恒為F。根據(jù)上述模型回答下列問(wèn)題：①求一個(gè)電子沿線圈運(yùn)動(dòng)一圈，該切線方向的力F做功的大小；②推導(dǎo)該圓線圈中的電流的表達(dá)式?！敬鸢浮浚?）①；②ne2ρ；（2）①Fl；②?！窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻浚?）①一小段時(shí)間內(nèi)，流過(guò)導(dǎo)線橫截面的電子個(gè)數(shù)為：對(duì)應(yīng)的電荷量為：根據(jù)電流的定義有：解得：②從能量角度考慮，假設(shè)金屬中的自由電子定向移動(dòng)的速率不變，則電場(chǎng)力對(duì)電子做的正功與阻力對(duì)電子做的負(fù)功大小相等，即：又因?yàn)椋郝?lián)立以上兩式得：（2）①電子運(yùn)動(dòng)一圈，非靜電力做功為：②對(duì)于圓線圈這個(gè)閉合回路，電動(dòng)勢(shì)為：根據(jù)閉合電路歐姆定律，圓線圈這個(gè)閉合回路的電流為：聯(lián)立以上兩式，并根據(jù)電阻定律：解得：10．如圖所示電路中，R1=6Ω，R2=12Ω，R3=3Ω，C=30μF，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電路穩(wěn)定時(shí)，電源總功率為4W，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時(shí)，電源總功率為8W，求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r；(2)在S斷開(kāi)和閉合時(shí)，電容器所帶的電荷量各是多少？【答案】（1）8V,1Ω（2）1.8×10﹣4C,0C【解析】【詳解】（1）S斷開(kāi)時(shí)有：E=I1（R2+R3）+I1r…①P1=EI1…②S閉合時(shí)有：E=I2（R3+）+I2r…③P2=EI2…④由①②③④可得：E=8V

；I1=0.5A；r=1Ω；I2=1A

（3）S斷開(kāi)時(shí)有：U=I1R2得：Q1=CU=30×10-6×0.5×12C=1.8×10-4CS閉合，電容器兩端的電勢(shì)差為零，則有：Q2=011．材料的電阻隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度．如圖所示為某磁敏電阻在室溫下的電阻—磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中RB、R0分別表示有、無(wú)磁場(chǎng)時(shí)磁敏電阻的阻值．為了測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測(cè)量磁敏電阻處于磁場(chǎng)中的電阻值RB.請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)．(1)設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量磁場(chǎng)中該磁敏電阻阻值的電路，并在圖中的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖(磁敏電阻及所處磁場(chǎng)已給出，待測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6～1.0T，不考慮磁場(chǎng)對(duì)電路其他部分的影響)．要求誤差較?。峁┑钠鞑娜缦拢篈．磁敏電阻，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)阻值R0＝150ΩB．滑動(dòng)變阻器R，總電阻約為20ΩC．電流表A，量程2.5mA，內(nèi)阻約30ΩD．電壓表V，量程3V，內(nèi)阻約3kΩE．直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)F．開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干(2)正確接線后，將磁敏電阻置入待測(cè)磁場(chǎng)中，測(cè)量數(shù)據(jù)如下表：123456U(V)0.000.450.911.501.792.71I(mA)0.000.300.601.001.201.80根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測(cè)量值RB＝______Ω.結(jié)合題圖可知待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝______T.(3)試結(jié)合題圖簡(jiǎn)要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～0.2T和0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？________________________________________________________________________.(4)某同學(xué)在查閱相關(guān)資料時(shí)看到了圖所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻—磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線(關(guān)于縱軸對(duì)稱)，由圖線可以得到什么結(jié)論？___________________________________________________________________________.【答案】（1）見(jiàn)解析圖（2）1500；0.90（3）在0～0.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或不均勻變化）；在12．如圖所示，圓形金屬線圈半徑r＝0.3m，匝數(shù)n＝50，電阻R0＝19，豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間t按B＝（1+t）T的規(guī)律變化，磁場(chǎng)方向水平向里與線圈平面垂直：兩個(gè)定值電阻的阻值分別為R1＝69Ω，R2＝12Ω，水平平行板電容器C極板長(zhǎng)L＝0.1m，兩板間距d＝0.05m（1）求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值R＝1Ω時(shí)，求電阻R1消耗的電功率；（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可使速度為v＝3×102m/s、比荷為＝3×104Ckg的帶電粒子（重力忽略不計(jì)）緊貼電容器C上極板從左側(cè)水平射入電容器后，剛好能從下極板的右邊緣射出，求此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值?！敬鸢浮?1)9V；(2)6W；(3)19【解析】【詳解】（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律有：E＝nS線圈面積為：S＝πr2代入數(shù)據(jù)得：E＝9V（2）當(dāng)R＝1Ω時(shí)，由閉合電路的歐姆定律得：E＝I（R0+R+）流過(guò)電阻R1的電流為：R1消耗的電功率為：P＝I12R1代入數(shù)據(jù)可求得：P1＝6W（3）由楞次定律可知電容器下極板帶正電，且電容器的電壓等于R2兩端電壓，帶電粒子在兩極板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，所以有：x＝vty＝at2由牛頓第二定律有：由電路規(guī)律有：E＝UR2+I（Rx+R0）聯(lián)立以上方程可得此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為：R＝19Ω13．如圖所示，在兩光滑平行金屬導(dǎo)軌之間存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌的間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)．金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為m，重力和電阻可忽略不計(jì)．現(xiàn)在導(dǎo)軌左端接入一個(gè)電阻為R的定值電阻，給金屬棒施加一個(gè)水平向右的恒力F，經(jīng)過(guò)時(shí)后金屬棒達(dá)到最大速度．金屬棒的最大速度是多少？求金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過(guò)程中．通過(guò)電阻R的電荷量q；如圖乙所示，若將電阻換成一個(gè)電容大小為C的電容器認(rèn)為電容器充放電可瞬間完成．求金屬棒由靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，電容器所帶的電荷量Q．【答案】；；．【解析】【分析】（1）當(dāng)速度最大時(shí)，導(dǎo)體棒受拉力與安培力平衡，根據(jù)平衡條件、安培力公式、切割公式列式后聯(lián)立求解即可；（2）根據(jù)法律的電磁感應(yīng)定律列式求解平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、根據(jù)歐姆定律列式求解平均電流、再根據(jù)電流定義求解電荷量；（3）根據(jù)牛頓第二定律和電流的定義式，得到金屬棒的加速度表達(dá)式，再分析其運(yùn)動(dòng)情況．由法拉第電磁感應(yīng)定律求解MN棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，得到電容器的電壓，從而求出電容器的電量．【詳解】（1）當(dāng)安培力與外力相等時(shí)，加速度為零，物體速度達(dá)到最大，即F=BIL=由此可得金屬棒的最大速度：vmax=（2）由動(dòng)量定律可得：(F-)t0=mvmax其中：=解得金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的距離：x=-通過(guò)電阻R的電荷量：q==-（3）設(shè)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)加速度為a，某時(shí)裝金屬棒的速度為v1，經(jīng)過(guò)t金屬體的速度為v2，導(dǎo)體棒中流過(guò)的電流充電電流為I，則:F-BIL=ma電流：I==其中：E=BLv2-BLv1=BLv，a=聯(lián)立各式得：a=因此，導(dǎo)體棒向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．由于所有電阻均忽略，平行板電容器兩板間電壓U與導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E相等，電容器的電荷量：Q=CBLat=答：（1）金屬棒的最大速度是；（2）金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q為；（3）金屬棒由靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，電容器所帶