物理稳恒电流题20套(带答案)

物理稳恒电流题20套(带答案)

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．（1）用螺旋测微器测量金属导线的直径，其示数如图所示，该金属导线的直径为mm．

（2）用下列器材装成描绘电阻0R伏安特性曲线的电路，请将实物图连线成为实验电路．微安表μA（量程200μA，内阻约200Ω）；

电压表V（量程3V，内阻约10Ω）；

电阻0R（阻值约20 kΩ）；

滑动变阻器R（最大阻值50Ω，额定电流1 A）；

电池组E（电动势3V，内阻不计）；

开关S及导线若干．

【答案】（1）1.880（1.878～1.882均正确）

（2）

【解析】

（1）首先读出固定刻度1.5 mm

再读出可动刻度38. 0×0. 01 mm="0.380" mm

金属丝直径为（1.5＋0.380) mm="1.880" mm．

（注意半刻度线是否漏出；可动刻度需要估读）

（2）描绘一个电阻的伏安特性曲线一般要求电压要从0开始调节，因此要采用分压电

路．由于0V

A 0

100,0.5R R R R ==，因此μA 表要采用内接法，其电路原理图为 连线时按照上图中所标序号顺序连接即可．

3．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。

4．四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20m ，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V ，此时输入电动机的电功率为19kW ，电动机的内阻为0.4

。已知水的密度为

，重力加速度取10

2

。求

（1）电动机内阻消耗的热功率； （2）将蓄水池蓄入864

的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）。

【答案】（1）3

110r p W =⨯（2）4210t s =⨯

【解析】

试题分析：(1) 设电动机的电功率为P ，则P UI ＝

设电动机内阻r 上消耗的热功率为r P ，则2

r P I r ＝ 代入数据解得3

110r P W =⨯

(2) 设蓄水总质量为M ，所用抽水时间为t .已知抽水高度为h ，容积为V ，水的密度为

ρ，则

M V ＝ρ

设质量为M 的河水增加的重力势能为p E ∆， 则 p E Mgh ∆＝

设电动机的输出功率为0P ，则0? r P P P ＝－ 根据能量守恒定律得060%80%p P t E ⨯⨯∆＝ 代入数据解得4210t s =⨯。 考点：能量守恒定律、电功、电功率

【名师点睛】根据电动机的功率和电压求解出电流，再根据焦耳定律求解发热功率；水增加的重力势能等于消耗的电能（要考虑效率），根据能量守恒定律列式求解；本题关键是根据能量守恒定律列方程求解，要熟悉电功率和热功率的区别。

5．如图1所示，用电动势为E 、内阻为r 的电源，向滑动变阻器R 供电．改变变阻器R 的阻值，路端电压U 与电流I 均随之变化．

（1）以U 为纵坐标，I 为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R 变化过程中U -I 图像的示意图，并说明U-I 图像与两坐标轴交点的物理意义．

（2）a ．请在图2画好的U -I 关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；

b ．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件．

（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和．

【答案】（1）U –I 图象如图所示：