高中物理稳恒电流技巧小结及练习题及解析

高中物理稳恒电流技巧小结及练习题及解析

一、稳恒电流专项训练

1． 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1

2345

15035R 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．

2．为了测量一个阻值较大的末知电阻，某同学使用了干电池（1.5V ），毫安表（1mA ），电阻箱（0～9999W ），电键，导线等器材．该同学设计的实验电路如图甲所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开2K ，闭合1K ，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为1I ＝1.00mA ，记录电流强度值；然后保持电阻箱阻值不变，断开1K ，闭合2K ，此时电流表示数为1I ＝0.80mA ，记录电流强度值．由此可得被测电阻的阻值为____W ．

经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差．为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图乙所示的实验电路，实验过程如下： 断开1K ，闭合2K ，此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小为I ；断开

2K ，闭合1K ，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为___ ，记录此时电阻箱的阻值，其

大小为0R ．由此可测出x R ＝ ．

【答案】0375,,I R 【解析】

解：方案一中根据闭合电路欧姆定律，有

E=I 1（r+R 1+R 2） （其中r 为电源内阻，R 1为电阻箱电阻，R 2为电流表内阻） E=I 2（r+R 1+R 2+R ） 由以上两式可解得 R=375Ω

方案二是利用电阻箱等效替代电阻R 0，故电流表读数不变，为I ，电阻箱的阻值为R 0． 故答案为375，I ，R 0．

【点评】本题关键是根据闭合电路欧姆定律列方程，然后联立求解；第二方案是用等效替代法，要保证电流相等．

3．在如图所示的电路中，电源内电阻r=1Ω，当开关S 闭合后电路正常工作，电压表的读数U=8.5V ，电流表的读数I=0.5A ．求： ①电阻R ； ②电源电动势E ； ③电源的输出功率P ．

【答案】(1)17R =Ω；(2)9E V =；(3) 4.25P w = 【解析】 【分析】 【详解】

(1)由部分电路的欧姆定律，可得电阻为：5U

R I

=

=Ω (2)根据闭合电路欧姆定律得电源电动势为E ＝U ＋Ir ＝12V (3)电源的输出功率为P ＝UI ＝20W 【点睛】

部分电路欧姆定律U =IR 和闭合电路欧姆定律E =U +Ir 是电路的重点，也是考试的热点，要熟练掌握．

4．能量守恒是自然界基本规律，能量转化通过做功实现。研究发现，电容器存储的能最表达式为c E =

21

CU 2

，其中U 为电容器两极板间的电势差.C 为电容器的电容。现将一电容器、电源和某定值电阻按照如图所示电路进行连接。已知电源电动势为0E ，电容器电容为

0C ，定值电阻阻值为R ，其他电阻均不计，电容器原来不带电。现将开关S 闭合，一段时

间后，电路达到稳定状态。求：在闭合开关到电路稳定的过程中，该电路因电磁辐射、电流的热效应等原因而损失的能量。

【答案】

201

2

CE 【解析】 【详解】

根据电容定义，有C=

Q

U

，其中Q 为电容器储存的电荷量，得：Q=CU 根据题意，电容器储存能量：E C =

12

CU 2 利用电动势为E 0的电源给电容器充电，电容器两极间电压最终为E 0，

所以电容器最终储存的能量为：E 充=

201

2

CE ， 则电容器最终储存的电荷量为：Q=CE 0，

整个过程中消耗消耗能量为：E 放=W 电源=E 0It=E 0Q=C 2

0E 根据能量守恒得：E 损=E 放-E 充=C 2

0E -2012CE =201

2

CE

5．如图所示，一根有一定电阻的直导体棒质量为、长为L ，其两端放在位于水平面内间距也为L 的光滑平行导轨上，并与之接触良好；棒左侧两导轨之间连接一可控电阻；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨所在平面，时刻，给

导体棒一个平行与导轨的初速度，此时可控电阻的阻值为

，在棒运动过程中，通过可控

电阻的变化使棒中的电流强度保持恒定，不计导轨电阻，导体棒一直在磁场中。

（1）求可控电阻R 随时间变化的关系式； （2）若已知棒中电流强度为I ，求

时间内可控电阻上消耗的平均功率P ；

（3）若在棒的整个运动过程中将题中的可控电阻改为阻值为

的定值电阻，则棒将减速

运动位移后停下；而由题干条件，棒将运动位移后停下，求的值。 【答案】（1）

；（2）

；（3）

【解析】试题分析：（1）因棒中的电流强度保持恒定，故棒做匀减速直线运动，设棒的电阻为，电流为I ，其初速度为，加速度大小为，经时间后，棒的速度变为，则有：

而

，

时刻棒中电流为：

，经时间后棒中电流为：

，

由以上各式得：

。

（2）因可控电阻R 随时间均匀减小，故所求功率为：，

由以上各式得：

。

（3）将可控电阻改为定值电阻

，棒将变减速运动，有：

，

，而