高中物理稳恒电流专项练习
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高中物理稳恒电流专项练习
一、稳恒电流专项训练
1.如图10所示,P 、Q 为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,相距为L 1 ,处在竖直向下、磁感应强度大小为B 1的匀强磁场中.一导体杆ef 垂直于P 、Q 放在导轨上,在外力作用下向左做匀速直线运动.质量为m 、每边电阻均为r 、边长为L 2的正方形金属框abcd 置于倾斜角θ=30°的光滑绝缘斜面上(ad ∥MN ,bc ∥FG ,ab ∥MG, dc ∥FN),两顶点a 、d 通过细软导线与导轨P 、Q 相连,磁感应强度大小为B 2的匀强磁场垂直斜面向下,金属框恰好处于静止状态.不计其余电阻和细导线对a 、d 点的作用力. (1)通过ad 边的电流I ad 是多大? (2)导体杆ef 的运动速度v 是多大?
【答案】(1)238mg B L (2)1238mgr
B B dL
【解析】
试题分析:(1)设通过正方形金属框的总电流为I ,ab 边的电流为I ab ,dc 边的电流为I dc , 有I ab =3
4
I ① I dc =
1
4
I ② 金属框受重力和安培力,处于静止状态,有mg =B 2I ab L 2+B 2I dc L 2 ③
由①~③,解得I ab =
2234mg
B L ④ (2)由(1)可得I =22
mg
B L ⑤
设导体杆切割磁感线产生的电动势为E ,有E =B 1L 1v ⑥
设ad 、dc 、cb 三边电阻串联后与ab 边电阻并联的总电阻为R ,则R =3
4
r ⑦ 根据闭合电路欧姆定律,有I =
E R
⑧ 由⑤~⑧,解得v =
1212
34mgr
B B L L ⑨ 考点:受力分析,安培力,感应电动势,欧姆定律等.
2. 4~1.0T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化) (4)磁场反向,磁敏电阻的阻值不变. 【解析】
(1)当B =0.6T 时,磁敏电阻阻值约为6×150Ω=900Ω,当B =1.0T 时,磁敏电阻阻值约为11×150Ω=1650Ω.由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多,故滑动变阻器选择分压式接法;由于
x
V
A x
R R R R >,所以电流表应内接.电路图如图所示.
(2)方法一:根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为:
130.4515000.3010R -=Ω=Ω⨯,2
30.91
1516.70.6010R -=Ω=Ω⨯,33
1.50
15001.0010R -=Ω=Ω⨯,
431.791491.71.2010R -=
Ω=Ω⨯,5
3
2.71
15051.8010R -=Ω=Ω⨯, 故电阻的测量值为12345
15035
R R R R R R ++++=
Ω=Ω(1500-1503Ω都算正确.)
由于
0150010150
R R ==,从图1中可以读出B =0.9T 方法二:作出表中的数据作出U -I 图象,图象的斜率即为电阻(略).
(3)在0~0.2T 范围,图线为曲线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化);在0.4~1.0T 范围内,图线为直线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化);
(4)从图3中可以看出,当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时,磁敏电阻的阻值相等,故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关.
本题以最新的科技成果为背景,考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力.从新材料、新情景中舍弃无关因素,会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题,及如何根据测得的U 、I 值求电阻.第(3)、(4)问则考查考生思维的灵敏度和创新能力.总之本题是一道以能力立意为主,充分体现新课程标准的三维目标,考查学生的创新能力、
获取新知识的能力、建模能力的一道好题.
3.要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V)的伏安特性曲线,设计电路如图,图中定值电阻R为1KΩ,用于限流;电流表量程为10mA,内阻约为5Ω;电压表(未画出)量程为10V,内阻约为10KΩ;电源电动势E为12V,内阻不计。
(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择:
a、阻值0到200Ω,额定电流
b、阻值0到20Ω,额定电流
本实验应选的滑动变阻器是(填“a”或“b”)
(2)正确接线后,测得数据如下表
12345678910U(V)0.00 3.00 6.00 6.16 6.28 6.32 6.36 6.38 6.39 6.40
0.000.000.000.060.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.50I(m
A)
a)根据以上数据,电压表是并联在M与之间的(填“O”或“P”)
b)画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图为(无需数值)
【答案】(1) a
(2) a) P
b )
【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 。(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
4.材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt ),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t =0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α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1.7×10-8Ω·m ,碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m ;在0℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相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). 【答案】3.8×10-3m 【解析】 【分析】 【详解】
设所需碳棒的长度为L 1,电阻率为1ρ,电阻恒温系数为1α;铜棒的长度为2L ,电阻率为
2ρ,电阻恒温系数为2α.根据题意有
1101)l t ρρα=+(①
2202)l t ρρα=+(②
式中1020ρρ、分别为碳和铜在0℃时的电阻率. 设碳棒的电阻为1R ,铜棒的电阻为2R ,有111L R S ρ=③,222L
R S
ρ=④ 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
12R R R =+⑤,012L L L =+⑥