高考物理稳恒电流试题类型及其解题技巧及解析

高考物理稳恒电流试题类型及其解题技巧及解析
一、稳恒电流专项训练
1．材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度．如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线，其中R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B.请按要求完成下列实验．
(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.6～1.0 T，不考虑磁场对电路其他部分的影响)．要求误差较小．提供的器材如下：
A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝150 Ω
B．滑动变阻器R，总电阻约为20 Ω
C．电流表A，量程2.5 mA，内阻约30 Ω
D．电压表V，量程3 V，内阻约3 kΩ
E．直流电源E，电动势3 V，内阻不计
F．开关S，导线若干
(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：
123456
U(V)0.000.450.91 1.50 1.79 2.71
I(mA)0.000.300.60 1.00 1.20 1.80
根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B＝______Ω.
结合题图可知待测磁场的磁感应强度B＝______T.
(3)试结合题图简要回答，磁感应强度B在0～0.2 T和0.4～1.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？
________________________________________________________________________.
(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)，由图线可以得到什么结论？
___________________________________________________________________________.【答案】（1）见解析图
（2）1500；0.90
（3）在0～0.2T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或不均匀变化）；在
2．守恒定律是自然界中某种物理量的值恒定不变的规律，它为我们解决许多实际问题提供了依据．在物理学中这样的守恒定律有很多，例如：电荷守恒定律、质量守恒定律、能量守恒定律等等．
(1)根据电荷守恒定律可知：一段导体中通有恒定电流时，在相等时间内通过导体不同截面的电荷量都是相同的．
a．己知带电粒子电荷量均为g，粒子定向移动所形成的电流强度为，求在时间t内通过某一截面的粒子数N．
b．直线加速器是一种通过高压电场使带电粒子加速的装置．带电粒子从粒子源处持续发出，假定带电粒子的初速度为零，加速过程中做的匀加速直线运动．如图l所示，在距粒子源l1、l2两处分别取一小段长度相等的粒子流I ．已知l l:l2=1:4，这两小段粒子流中所含的粒子数分别为n1和n2，求：n1:n2．
(2)在实际生活中经常看到这种现象：适当调整开关，可以看到从水龙头中流出的水柱越来越细，如图2所示，垂直于水柱的横截面可视为圆．在水柱上取两个横截面A、B，经过A、B的水流速度大小分别为v I、v2；A、B直径分别为d1、d2，且d1：d2=2:1．求：水流的速度大小之比v1:v2．
(3)如图3所示：一盛有水的大容器，其侧面有一个水平的短细管，水能够从细管中喷出；容器中水面的面积S l远远大于细管内的横截面积S2;重力加速度为g．假设水不可压缩，而且没有粘滞性．
a．推理说明：容器中液面下降的速度比细管中的水流速度小很多，可以忽略不计：b．在上述基础上，求：当液面距离细管的高度为h时，细管中的水流速度v．
【答案】（1）a. Q It N q q
=
= ；b. 21:2:1n n =；（2）2
21221::1:4v v d d ==；（3）a.设：水面下降速度为1v ，细管内的水流速度为v ．按照水不可压缩的条件，可知水的体积守恒或流量守恒，即：12Sv Sv =,由12S S >>，可得12v v <<．所以：液体面下降的速度1v 比细管中的水流速度可以忽略不计． b. 2v gh 【解析】 【分析】 【详解】 (1)a.电流Q I t
=
， 电量Q Nq = 粒子数Q It N q q
== b.根据2v ax =
可知在距粒子源1l 、2l 两处粒子的速度之比：12:1:2v v =
极短长度内可认为速度不变，根据x v t
∆=∆， 得12:2:1t t =
根据电荷守恒，这两段粒子流中所含粒子数之比：12:2:1n n = (2)根据能量守恒，相等时间通过任一截面的质量相等，即水的质量相等.
也即：2
··
4
v d π
处处相等 故这两个截面处的水流的流速之比：22
1221::1:4v v d d ==
(3)a .设：水面下降速度为1v ，细管内的水流速度为v .
按照水不可压缩的条件，可知水的体积守恒或流量守恒，即：12Sv Sv = 由12S S >>，可得:12v v <<.
所以液体面下降的速度1v 比细管中的水流速度可以忽略不计. b.根据能量守恒和机械能守恒定律分析可知：
液面上质量为m 的薄层水的机械能等于细管中质量为m 的小水柱的机械能． 又根据上述推理：液面薄层水下降的速度1v 忽略不计，即10v =. 设细管处为零势面，所以有：2
1002
mgh mv +=+ 解得:2v gh =
3．如图所示，M 为一线圈电阻R M =0.5Ω的电动机，R=8Ω，电源电动势E=10V ．当S 断开时，电流表的示数I 1=1A ，当开关S 闭合时，电流表的示数为I 2=3A ． 求：
（1）电源内阻r ；
（2）开关S 断开时，电阻R 消耗的功率P ． （3）开关S 闭合时，通过电动机M 的电流大小I M ． 【答案】（1）2Ω （2）8W （3） 2.5A
【解析】（1）当S 断开时，根据闭合电路欧姆定律： ()1E I R r =+， ()1018r =⨯+， r=2Ω；
电阻R 消耗的功率： 22
1188P I R W W ==⨯=
路端电压： ()210324U E I r V V =-=-⨯= R 之路电流： 4
0.58
R U I A A R =
== 电动机的电流： ()230.5 2.5M R I I I A A =-=-=
点睛：当S 断开时，根据闭合电路欧姆定律求解电源的内阻．当开关S 闭合时，已知电流表的示数，根据闭合电路欧姆定律求出路端电压，由欧姆定律求出通过R 的电流，得到通过电动机的电流．
4．如图所示，已知电源电动势E=20V ，内阻r=lΩ，当接入固定电阻R=3Ω时，电路中标有“3V,6W”的灯泡L 和内阻R D =1Ω的小型直流电动机D 都恰能正常工作.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。

5．把一只“1.5V ，0.3A ”的小灯泡接到6V 的电源上，为使小灯泡正常发光，需要串联还是并联一个多大电阻？ 【答案】串联一个15Ω的电阻 【解析】 【分析】 【详解】
要使灯泡正常发光则回路中电流为0.3A ，故回路中的总电阻为
6Ω=20Ω0.3U R I =
=总 灯泡的电阻为
1.5
Ω=5Ω0.3
L L U R I =
= 由于电源电压大于灯泡额定电压，故需要串联一个电阻分压，阻值为
20Ω5Ω15ΩL R R R ==-=总-
6．在如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内阻 r=0.5Ω,定值电阻R 1 =9Ω,R 2=5.5Ω,电键S 断
开．
①求流过电阻R 1的电流; ②求电阻 R 1消耗的电功率;
③将S 闭合时,流过电阻R 1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，根据闭合电路的欧姆定律求出电流；（2）根据2
11
P I R =求出1R 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：12E
I R R r
=
++，解得：I=0.2A
（2）根据211P I R =，得210.290.36P W =⨯=
（3）将S 闭合时，2R 被短接，回路中的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律：
E
I R r
=
+，可知电流变大，即流过电阻1R 的电流变大 【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．
7．在图所示的电路中，电源电压U 恒定不变，当S 闭合时R 1消耗的电功率为9W ，当S 断开时R 1消耗的电功率为4W ，求：
（1）电阻R 1与R 2的比值是多大？
（2）S 断开时，电阻R 2消耗的电功率是多少？ （3）S 闭合与断开时，流过电阻R 1的电流之比是多少？ 【答案】2∶1，2W ，3∶2 【解析】 【分析】 【详解】
（1）当S 闭合时R 1消耗的电功率为9W,则：
2
1
19W
U
P
R
==
当S断开时R1消耗的电功率为4W，则：
2
11
12
'()4W
U
P R
R R
=
+
=
解得：
12
:2:1
R R=
(2)S断开时R1和R2串联，根据公式2
P I R
=，功率之比等于阻值之比，所以：
112
2
':':2:1
P P R R
==
又因为1'4W
P=，所以，S断开时，电阻R2消耗的电功率：
2
2
'W
P=
(3)S闭合时：
1
U
I
R
=
S断开时:
12
'
U
R
I
R
+
=
所以：
12
1
2
'
3
R R
I
R
I
+
=
=
8．利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻。

当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时,电流表和电压表的示数分别为I1和U1。

改变滑片的位置后,两表的示数分别为I2和
U2。

写出这个电源电动势和内电阻的表达式。

【答案】：E=1221
21
U I U I
I I
-
- r=
12
21
U U
I I
-
-
【解析】
【分析】
由闭合电路欧姆定律列出两次的表达式，联立即可求解．
【详解】
由全电路欧姆定律得：
E=U1+I1r
E=U 2+I 2r 解得： E=12
21
21U I U I I I --
r=
12
21
U U I I --
9．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性。

（1）电动势在数值上等于非静电力把1C 的电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，如图甲所示，如果移送电荷q 时非静电力所做的功为W ，写出电动势1E 的表达式； （2）如图乙所示，固定于水平面的U 形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，金属框两平行导轨间距为L 。

金属棒MN 在外力的作用下，沿框架以速度v 向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。

已知电子的电荷量为e
a .在金属棒产生电势的过程中，请说明是什么力充当非静电力，求出这个非静电力产生的电动势2E 的表达式；
b .展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；在此基础上，求出导线MN 中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f 的表达式；
（3）现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。

它的基本原理如图丙所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。

电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。

上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。

已知电子的电荷量为e ，电子做圆周运动的轨道半径为r ，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为
B
k t
∆=∆（k 为一定值）。

求电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做功W 及电子所受非静电力F 的大小。

【答案】(1) 1E W
q
=
(2)a.外力充当非静电力，2E BLv =； b .f Bev = (3)2W ke r π=，
2
kre
F =
【解析】 【详解】
(1)根据电动势的定义可知：
1E W q
=
(2)a .在金属棒产生电势的过程中外力充当非静电力；由题意可知金属棒在外力和安培力的作用下做匀速直线运动，则：
=F F BIL =安
所以根据电动势的定义有：
2=W Fx BILvt E BLv q q It
=
== b .从微观角度看，导线中的自由电子与金属离子发生了碰撞，可以看做是安全弹性碰撞，碰后自由电子损失动能，损失的动能转化为焦耳热。

从整体上看，可以视为金属离子对自由电子整体运动的平均阻力导致自由电子动能的的损失。

设导线MN 的横截面积为S ，单位体积内的自由电子数为n ，自由电子沿导线长度方向运动的平均速度为v e ，则导线MN 内的自由电子总数为：
N nSL =
导线中的电流为：
e I neSv =
在极短时间∆t 内，导线内所有自由电子克服金属离子做功导致自由电子的动能损失为：
e W N
f v t =⋅∆损
从宏观角度看，力F 对导线做功，而导线的速度不变，即导线的动能不变，所以力F 的功完全转化为焦耳热。

∆t 时间内，力F 做功：
W Fv t =∆
又因为：
=W W 损
即：
e Fv t N
f v t ∆=⋅∆
当导线MN 做匀速运动时外力等于安培力，即：
F F BIL ==安
联立以上各式可解得：
f Bev =
(3)据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为：
22B
E r k r t
ππ∆=
⨯=∆
加速一周感生电场对电子所做的功：
2W eE ke r π==
设非静电力为F ，电子运动一周，非静电力做功为：
2W FS F r π==⋅非
根据电动势的定义：
W E e
=
非
联立解得：
2
kre
F =
答：(1) 电动势1E 的表达式1E W q
=
； (2)a.在金属棒产生电势的过程中，外力充当非静电力；这个非静电力产生的电动势
2E BLv =；
b . 导线MN 中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f Bev =； (3)电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做功2W ke r π=，电子所受非静电力2
kre
F =。

10．如图所示，电源电动势E ＝27 V ，内阻r ＝2 Ω，固定电阻R 2＝4 Ω，R 1为光敏电阻．C 为平行板电容器，其电容C ＝3pF ，虚线到两极板距离相等，极板长L ＝0.2 m ，间距d ＝1.0×10－2 m ．P 为一圆盘，由形状相同透光率不同的二个扇形a 、b 构成，它可绕AA′轴转动．当细光束通过扇形a 、b 照射光敏电阻R 1时，R 1的阻值分别为12 Ω、3 Ω.有带电量为q ＝－1.0×10－4 C 微粒沿图中虚线以速度v 0＝10 m/s 连续射入C 的电场中．假设照在R 1上的光强发生变化时R 1阻值立即有相应的改变．重力加速度为g ＝10 m/s 2.
(1)求细光束通过a 照射到R 1上时，电容器所带的电量；
(2)细光束通过a 照射到R 1上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到R 1上时带电微粒能否从C 的电场中射出．
【答案】（1）11
1.810C Q -=⨯（2）带电粒子能从C 的电场中射出
【解析】 【分析】
由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束通过a 照射到R 1上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力
平衡．细光束通过b 照射到R 1上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从C 的电场中射出． 【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律，得1227
1.5A 1242
E I R R r =
==++++
又电容器板间电压22C U U IR ==，得U C =6V 设电容器的电量为Q ，则Q=CU C 解得11
1.810
C Q -=⨯
（2）细光束通过a 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有C
U mg q
d
= 解得2
0.610m kg -=⨯
细光束通过b 照射时，同理可得12C U V '=
由牛顿第二定律，得C U q mg ma d
'
-= 解得210m/s a =
微粒做类平抛运动，得212y at =， 0
l t v =
解得2
0.210m 2
d
y -=⨯<， 所以带电粒子能从C 的电场中射出． 【点睛】
本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用．
11．导线中自由电子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。

（1）一段通电直导线的横截面积为S ，它的摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏伽德罗常数位N A 。

导线中每个带电粒子定向运动的速率为υ，粒子的电荷量为e ，假设每个电子只提供一个自由电子。

①推导该导线中电流的表达式；
②如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。

按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。

（2）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流。

金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。

自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。

碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈，这就是焦耳热产生原因。

某金属直导线电阻为R ，通过的电流为I 。

请从宏观和微观相结合的角度，证明：在时间t 内导线中产生的焦耳热为Q =I 2Rt （可设电子与离子两次碰撞的时间间隔t 0,碰撞时间忽略不计，其余需要的物理量可自设）。

【答案】（1）①A N vSe
M
ρ②见解析（2）见解析 【解析】 【详解】
(1）①金属导线单位体积内电子个数
A N n M
ρ
=
在时间t 内流过导线横截面的带电粒子数
N =nvtS
通过导线横截面的总电荷量
Q =Ne
导线中电流
I =
Q t
联立以上三式可以推导出
I =
A N vSe
M
ρ ②导线受安培力大小
F 安=BIL 。

长L 的导线内总的带电粒子数
N =nSL A N n M
ρ
=
又
I =A N vSe M ρ
电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即
Nf =F 安
联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达式
f =evB
（2）方法1：
设金属导体长为L ，横截面积为S ，两端电压为U ，导线中的电场强度
E =
U L
设金属导体中单位体积中的自由电子数为n ，则金属导体中自由电子总数
N nSL =
设自由电子的带电量为e ，连续两次碰撞时间间隔为t 0，定向移动的平均速度为υ，则一次碰撞的能量转移
00k eE t E υ=-
一个自由电子在时间t 内与金属离子碰撞次数为0
t
t
金属导体中在时间t 内全部自由电子与金属离子碰撞，产生的焦耳热
k t
Q N E t =⋅
⋅ 又
I neS υ=U =IR
联立解以上各式推导得
2Q I Rt
=
方法2：
设金属导体长为L ，横截面积为S ，两端电压为U ，导线中的电场强度
E =
U L
设金属导体中单位体积中的自由电子数为n ，则金属导体中自由电子数
N nSL =
在纯电阻电路中，电流做的功等于焦耳热，即Q =W 电流做的功等于电功率乘时间
W =Pt
电功率等于电场力对长为L 的导线中所有带电粒子做功功率的总和
P NF υ=
自由电子受的电场力
F =Ee
又
I neS υ=U=IR
联立解以上各式推导得
2Q I Rt
=
12．如图甲，电阻为R=2Ω的金属线圈与一平行粗糙轨道相连并固定在水平面内，轨道间 距为d =0.5m ，虚线右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B 1=0．1T ，磁场内外分别静置垂直于导轨的金属棒P 和Q ，其质量m 1=m 2= 0．02kg ，电阻R 1=R 2= 2Ω．t=0时起对左侧圆形线圈区域施加一个垂直于纸面的交变磁场B 2，使得线圈中产生如图乙所示的正弦交变电流（从M 端流出时为电流正方向），整个过程两根金属棒都没有滑动，不考虑P 和Q 电流的磁场以及导轨电阻．取重力加速度g= l0m/s 2，
（1）若第1s 内线圈区域的磁场B 2正在减弱，则其方向应是垂直纸面向里还是向外？ （2）假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属棒与导轨间的滑动摩擦因数至少应是多少？ （3）求前4s 内回路产生的总焦耳热． 【答案】(1) 垂直纸面向里(2) 0.25．(3) 24J 【解析】
试题分析：（1）第1s 内线圈区域的磁场2B 正在减弱，由图乙知：线圈中电流方向沿顺时针方向，根据楞次定律判断得知，磁场2B 的方向垂直纸面向里．
（2）由图乙知，线圈中电流最大值为02I A =，则通过Q 棒的电流最大值为1;m I A =要使金属棒静止，安培力不大于最大静摩擦力，则有1m B I d mg μ≤ 得 ，故金属棒与导轨间的滑动摩擦因数至少应是0.25． （3）前4s 内电流的有效值为 回路的总电阻为02
22
I I A =
==2Ω+1Ω=3Ω 回路产生的总焦耳热2
24Q I R t J ==总
考点：楞次定律；物体的平衡；焦耳定律．
13．如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L=0．2m ，长为2d ，d=0．5m ，上半段d 导轨光滑，下半段d 导轨的动摩擦因素为3
μ=
，导轨平面与水平面的夹角为θ=30°．匀强磁场的磁感应强度大小为B=5T ，方向与导轨平面垂直．质量为m=0．2kg 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为R=3Ω，导体棒的电阻为r=1Ω，其他部分的电阻均不计，重力加速度取g=10m/s 2，求：
（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；
（2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻R 上的电量q ； （3）整个运动过程中，电阻R 产生的焦耳热Q ．
【答案】（1）2m/s
（2）0．125C
（3）0．2625J
【解析】
试题分析：（1）导体棒在粗糙轨道上受力平衡：
mgsin θ="μmgcos" θ+BIL
E=BLv
解得：v=2m/s
（2）进入粗糙导轨前：
解得：q=0．125C
（3）由动能定理得：
考点：法拉第电磁感应定律；物体的平衡；动能定理
【名师点睛】本题实质是力学的共点力平衡与电磁感应的综合，都要求正确分析受力情况，运用平衡条件列方程，关键要正确推导出安培力与速度的关系式，分析出能量是怎样转化的．
14．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角
θ=37°，在导轨所在空间内，分布着磁感应强度B=0.5 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场。

金属导轨的一端接有电动势E=6.0 V、内阻r=0.5Ω的直流电源。

现把一个质量m=0.05 kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，导体棒静止。

导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2。

已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
（1）通过导体棒的电流大小；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力大小。

【答案】（1）1.5 A （2）0.3 N （3）0.06 N 【解析】
试题分析：⑴导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：
=1.5A
⑵导体棒受到的安培力：F 安=BIL=0.30N
⑶导体棒所受重力沿斜面向下的分力F 1=" mg" sin37º=0.24N
由于F 1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f ，根据共点力平衡条件：mg sin37º+f=F 安 解得：f =0.06N
考点：本题考查电磁感应中的欧姆定律、物体的平衡等问题，意在考查学生的综合分析能力。

15．有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图1所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用．图1中，线圈的匝数为n ，
ab 长度为L 1，bc 长度为L 2 ．图2是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B ，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是900 ．某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆
时针匀速转动，电刷M 端和N 端接电流传感器，电流传感器记录的图象如图3所示(I
为已知量)，取
边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻
．不计线圈转动轴处的摩擦
（1）求线圈在图2所示位置时，产生电动势E 的大小，并指明电刷和哪个接电源正
极；
（2）求闭合电路的总电阻
和外力做功的平均功率
；
【答案】（1）nBL 1L 2ω，电刷M 接电源正极；（2）12nBL L R I ω＝， 121
2
P nBL L I ω＝ 【解析】
（1）有两个边一直在均匀辐向磁场中做切割磁感线运动，故根据切割公式，有 E=2nBL 1v
其中v ＝
1
2
ωL 2 解得E=nBL 1L 2ω
根据右手定则，M 端是电源正极 （2）根据欧姆定律，电流：E I R
＝ 解得12nBL L R I
ω
＝
线圈转动一个周期时间内，产生电流的时间是半周期，故外力平均功率P ＝12
I 2R 解得1212
P nBL L I ＝ω。