华南师范大学电磁学习题课-恒定电流
恒定电流专题练习.docx
恒定电流专题练习一、闭合电路动态分析方法：1.宜观法：_____________2. ____________ 程序法: ITT _______________ T3.极值法（了解）例1.如图所示，电路闭合开关S后，a、b、c•三盏灯均能发光，电源电动势叵定且内阻厂不可忽略。
现将变阻器R的滑片稍向上滑动-些，三盏灯亮度变化的情况是（）A.a灯变亮，b灯和c灯变暗B.d灯和c灯变亮，b灯变暗C.d灯和c灯变暗，b灯变亮D M灯和b灯变暗，c•灯变亮例2.如图所示的电路屮，电源的电动势〃和内电阻L恒定不变，电灯厶恰能正常发光，如果变阻器的滑片向方端滑动，则（A.电灯厶更亮,B.电灯厶更亮,0.电灯0变暗, D.电灯0变暗, 安培表的示数减小安培表的示数增大安培表的示数减小安培表的示数增大例3.在如图所示电路屮，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时（A B C D 电压表示数变大,电压表示数变小,电压表示数变大,电压表示数变小,电流表示数变小电流表示数变大电流表示数变大电流表示数变小例4.在如图所示的电路中, 电源电动势为E,)R为滑动变阻器.开关闭合示, 灯泡L能正常发光•当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是（）A.灯泡L将变暗B.电容器C的电荷量将减小C.灯泡L将变亮D.电容器C的电荷量将增大二、读数问题1 •游标卡尺:2 •螺旋测微器:例1・三＞25—201例2.II11mi.nil mi III|||||||||iii|ini图甲例3.I IIII I IIII mill 川hiiihiiiliiiihiuii 川I IIII IB V] [73、多用电表电流表、电压表:1 2 、\z l111111、\—U--ni 2 /（小数位数欧姆表：_____________________________________例1.如图,若多用电表的选择开关处于下而表格中所指的挡位，日和力的相应读数是多少?指针位置选择开关挡位读数a直流电流100 mA mA直流电压2. 5 V Vb电阻X100例2.在一次实验中两电流表的示数分别如下图所示:三、含有非纯电阻用电器的电路问题（电动机）1.纯电阻电路：W 二P 二P 二2.非纯电阻电路：W=g _____________________________ P=P=电动机： _________________________________________________________________________ 电源： ___________________________________________________________________________ 例1.如图所示的电路中，输入电压U 恒为12 V,灯泡L 标有“6 V, 12 W”字样，电动机线圈的 电阻R M 二0.50 Q.若灯泡恰能正常发光，以卜•说法屮正确的是（A.电动机的输入功率是12 WB.电动机的输出功率12 WC.电动机的热功率是2 WD.整个电路消耗的电功率是22 W例2•有一个肓流电动机，把它接入（）・2V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的 电流是0.4A,若把它接入2V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A 。
华南师范大学电磁学习题课-恒定电流ppt课件
1.0m
J
I
I
2
1.3m
I J 该处的电场强度为 E 2 r2
10Βιβλιοθήκη 2 rI E 2 r 2
于是人的两脚间的电压为
2 r I UE d r dr 2 2 r r r 1 1
由以上两式求得
AP 1 . 5( m )
2
即短路出现在距离A端1.5m处.
6.9 球形电容器的内外导体球壳的半径分别为r1和r2，中 间充满的电介质的电阻率为ρ . 求证它的漏电电阻为
证明：方法一 利用电阻公式 在球壳中取一半径为r，厚度为 dr dr的薄球壳. 据电阻公式可得它的电阻为
1 1 R ( ) 4 r r 1 2
I bv 式中σ是橡皮带的面电荷密度，b是橡皮带的宽度，v 是橡皮带的速度.
又带子的每一侧的电场强度为 E 2 0
0Ebv 由以上两式可得 I 2
6 3 代入有关数据可求得 I 1 . 3 10 ( A ) 1 . 3 10 ( m )
6.4 一铜棒的横截面积为20mm×80mm，长为2m，两端 的电势差为50mV.已知铜的电阻率为ρ =1.75×10-8Ω· m.铜 内自由电子的数密度为8.5×1028/m3. 求: (1) 棒的电阻；(2)通过棒的电流；(3)棒内的电流密度；(4) 棒内的电场强度；(5)棒所消耗的功率；(6)棒内电子的漂 移速度. l 5 解： (1) R 2 . 19 10 ( ) S U 3 (2) I 2 . 28 10 ( A ) R I 6 2 1 . 43 10 ( A / m ) (3) J
电磁学第三章习题课
8
电磁学
习题课
U Rab I
R1R2 ( R3 R4 ) R3 R4 ( R1 R2 ) ( R1 R2 )(R3 R4 ) R5 ( R1 R3 )(R2 R4 ) ( R1 R2 R3 R4 ) R5
第三章 稳恒电流
9
电磁学
第三章 稳恒电流
13
j
I e 2 r 4πr
E
j
电磁学
习题课
习题3—10 解 设导体球通有电流I，则
d
E j
j
I e 2 r 2πr
d a
I
2πr
2
er
d a I I 1 1 U E dl dr 2 2πr 2 π a d a a a I 1 1 d a U 2 π a d
2
j
I e 2 r 4πr
E
j
I
er
当
4 π U ra rb I rb ra
U ab U时，
ra rb Ier U j (r ) e 2 2 r 4πr (rb ra )r
第三章 稳恒电流
11
电磁学
习题课
或将电阻球壳分为无数个半径为 r，厚度为 d r 的球壳。
习题课
习题3—6 解 设接地器通有电流I，则
j
j E
I e 2 r 2 π r
I e 2 r 2 π r
I I I e d r dr 2 r 2 a 2 π r 2 π r 2 π a
U E dl
华南师范大学电磁学习题课-磁力
x
1 则有 eU me v 2 2 2eU 8.4 10 7 (m / s) 由此得 v me
l R
显示屏
B
me v 运动轨迹半径为 R 9.6 (m) eB
4
由轨迹图可得电子束偏转为
v
x
f ev0 B
由图中所示运动轨迹可判断磁场的方向应是垂直屏 幕向内. 2 v0 由向心力公式得 f ev0 B me
得
me v0 B 1.1 10 3 eR
R (T )
2
(2)电子自A运动到C所需的时间为
v0
t
பைடு நூலகம்R
v0
1.6 10
8
( s)
A
C
10cm
又 所以
mv p R eB eB l R 2 2p B el
代入有关数据可求得 B 0.244 (T )
8
7.10 质谱仪的基本结构如图所示. 质量为m、带电为q的 待测离子束经过速度选择器(其中有相互垂直的电场E 和磁场B)后进入均匀磁场B´区域发生偏转而返回，打 到胶片上被记录下来. B´ (1)证明偏转距离为l的离子的质 量为
m σ r R
2rdr 2 dpm dIS r r 3 dr T
13
dpm r dr
3
m σ
3
积分可得
p m dpm r dr
0
R
dr
r
R
1 R 4 4 1 因为 L mR 2 ， q R 2 2 2 1 mR q 2 R L 故 pm 2m 2 2m
华南师范大学电磁学第四章 恒定电流磁场
§2 毕奥—萨伐尔定律
0 I （cos1 cos 2） B sin d 4π r0 4π r0 z B 的方向沿 x 轴的负方向. D 2
0 I
2
1
无限长载流长直导线的磁场.
B
（cos1 cos 2） 4π r0
B
0 I
I
o
x
C
B
1 0 2 π
5
§1 磁的基本现象和规律
一系列实验表明
磁铁－－－磁铁 电流－－－电流 都存在相互作用
6
§1 磁的基本现象和规律
3、安培分子电流假说：安培人为磁铁的磁性与电流的 磁性的起源是相同的。磁铁的磁性来自于铁磁物质的 分子电流。总而言之，所有的磁性都来自于的电流。 4、运动电荷产生磁现象！
二、磁场
1、磁场的概念：磁场就是运动电荷激发或产生的一 种物质。 2、基本任务： •用什么物理量描写磁场； •运动电荷产生磁场的规律；
Idl
r
B dBpFra bibliotek*oR
I
B
解 根据对称性分析
4π r 2 B Bx dB sin
13
dB
0 Id l
x
§2 毕奥—萨伐尔定律
Idl
R
r
x
*p
dB
cos R
o
x B
r 2 2 2 r R x 0 I cos dl
4π
l
r
2
2
§1 磁的基本现象和规律
相关实验
9.18 Ampere 圆电流对磁针 作用 9.25 Ampere 平行电流对磁 针作用 9.25 Arago 钢片被电流磁 化
华南师范大学电磁学习题课电磁感应公开课获奖课件省赛课一等奖课件
解： (1)由公式得这螺线管中旳自感为
L
0n 2V
0
N2 l
R 2
7.6 103
(H )
(2)假如在螺线管中电流以3.0×102A/s旳速率变化，在
线圈中产生旳自感电动势大小为
L di 2.3 (V )
i
L
da
x
0
5
10.5 在半径为R旳圆柱形体积内，充斥磁感应强度为B
旳均匀磁场. 有一长为L旳金属棒放在磁场中，如图所示.
设磁场在增强，而且dB dt 已知，求棒中旳感生电动势， 并指出哪端电势高.
解:
措施一
利用公式
i
d dt
连接oa、ob，设回路aoba旳面积为S.
则回路中旳感生电动势为
oR
a
b
v
I
左 右 L
左－ 右 ＝N（B左－B右）lv
N
0I 2d
0I 2 (d
a)
lv
da
2 103 (V )
15
10.9 一种用小线圈测磁场旳措施如下：做一种小线 圈，匝数为N，面积为S，将它旳两端与一测电量旳 冲击电流计相连. 它和电流计线路旳总电阻为R. 先把 它放到被测磁场处，并使线圈平面与磁场方向垂直, 然后急速地把它移到磁场外面，这时电流计给出经 过旳电量是q. 试用N、S、q、R表达待测磁场旳大小.
ω
N
or a Ia
b
圆盘转速为ω时阻碍圆盘旳电磁力矩旳近似体现式.
解：圆盘转动时，小方块内产生旳径向电动势为
Blv Ba r
以小方块为“电源”所在，外电路是圆盘旳其他部
华南师范大学电磁学习题课-磁场的源
13
0 I ˆ ˆ ˆ B Bx i B y j 2 i R
由安培力公式可得轴线上导线单位 长度所受的力为
2 I f Il B IBˆ j 02 ˆ j R
y
• θ • • R ×I • • dθ • •• ••
dl • • • B •
0 II 1lb F F1 F2 2a(a b) F 的方向向左
由于各力与线圈共面，所以对线圈 无力矩作用.
F3
I I1 a b F4 l F2
F1
11
8.23 如图所示，一半径为R的无限长半圆柱面 导体，其上电流与其轴线上一无限长直导线的 电流等值反向，电流I在半圆柱面上均匀分布. I (1) 试求轴线上导线单位长度所受的力； I (2) 若将另一无限长直导线(通有大小、方向 与半圆柱面相同的电流I)代替圆柱面，产生 同样的作用力，该导线应放在何处？ 解: (1)如图1所示，建立xoy坐标系，并在在 x 半圆柱面上取一弧长为dl=Rdθ的无限长电流 dl •• • • 元. • θ • • R ×I y 这一电流元的电流为 •
dI
Id
• dθ • •• •• 图1
12
它在半圆柱面轴线上产生的磁感应强度为
dI
Id
x
dl • • • • • θ dB • • R ×I • • dθ • •• ••
0 dI 0 Id 方向如图2所示 dB 2 2R 2 R
B y dBy 0
又据并联电路的特点有 I 1 R1 I 2 R2
l2 I1 2 I2 1 O•， R2 S S 由以上各式得 I1l1 I 2 l 2
因此
高考物理考点《恒定电流》真题练习含答案
高考物理考点《恒定电流》真题练习含答案1.[2024·新课标卷](多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来．车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流．磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示．将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中()A．电流最小B．电流最大C．电流方向由P指向QD．电流方向由Q指向P答案：BD解析：磁极顺时针匀速转动相当于线圈逆时针匀速转动，线圈从中性面位置开始转动，磁极转过90°时即线圈逆时针转过90°时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，线圈中电流最大，A错误，B正确；磁极转过90°时相当于题图示中PQ向下切割磁感线，由右手定则可知线圈中电流方向由Q指向P，C错误，D正确．2．[2023·江苏卷]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响．所用器材有：干电池(电动势约1.5 V，内阻不计)2节；两量程电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ；量程0～15 V，内阻约15 kΩ)1个；滑动变阻器(最大阻值50 Ω)1个；定值电阻(阻值50 Ω)21个；开关1个及导线若干．实验电路如图1所示．(1)电压表量程应选用________(选填“3 V”或“15 V”).(2)图2为该实验的实物电路(右侧未拍全).先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________(选填“B”“C”或“D”)连接，再闭合开关，开始实验．(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1，2，…，21之间的电压．某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为________ V．根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如图4中实线所示．(4)在图1所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为R1，定值电阻的总阻值为R2，当被测电阻为R时，其两端的电压U＝________(用E、R1、R2、R表示)，据此作出UR理论图线如图4中虚线所示．小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小．(5)分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小．小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因．你是否同意他的观点？请简要说明理由________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.答案：(1)3 V(2)D(3)1.50(4)ERR1＋R2(5)不同意，理由见解析解析：(1)所用电源为两节干电池，电动势为3 V，则所用电表量程为3 V；(2)闭合开关之前，滑动变阻器阻值应该调到最大，则由图可知，电池盒上的接线柱A 应该与滑动变阻器的接线柱D连接；(3)电压表最小刻度为0.1 V，则读数为1.50 V；(4)由闭合电路欧姆定律可得I＝ER1＋R2当被测电阻阻值为R时电压表读数U＝IR＝ERR1＋R2(5)不同意；当R较大时，则电压表内阻不能忽略，则电路中的电流I ＝ER 1＋（R 2－R ）＋RR V R ＋R V 则电压表读数为U ＝E R 1＋（R 2－R ）＋RR V R ＋R V·RR V R ＋R V ＝E （R 1＋R 2－R ）（R ＋R V ）RR V＋1 当R 较大时，R ＝R 2时R 最大，此时U ＝E R 1（R 2＋R V ）R 2R V＋1 ＝E R 1R V ＋R 1R 2＋1 因R V ≫R 1，则电压表读数接近于U ＝E R 1R 2＋1 ＝ER 2R 1＋R 2 3．[2022·全国甲卷]某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E(电动势1.5 V ，内阻很小)，电流表(量程10 mA ，内阻约10 Ω)，微安表(量程100 μA ，内阻R g 待测，约1 kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)，定值电阻R 0(阻值10 Ω)，开关S ，导线若干．(1)将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；(2)某次测量中，微安表的示数为90.0 μA ，电流表的示数为9.00 mA ，由此计算出微安表内阻R g ＝________ Ω.答案：(1)如图所示 (2)990解析：流过电阻R 0的电流I 0＝I －I g ＝9 mA －0.09 mA ＝8.91 mA ，由欧姆定律可知，Rg＝I 0R 0I g ＝8.91×100.09Ω＝990 Ω. 4．[2024·浙江1月，节选]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱R(0～9 999 Ω)、一节干电池、微安表(量程0～300 μA ，零刻度在中间位置)、电容器C(2 200 μF 、16 V )、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路．(1)把开关S 接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；然后把开关S 接2，微安表指针偏转情况是________．A ．迅速向右偏转后示数逐渐减小B ．向右偏转示数逐渐增大C ．迅速向左偏转后示数逐渐减小D ．向左偏转示数逐渐增大(2)再把电压表并联在电容器两端，同时观察电容器充电时电流和电压变化情况．把开关S 接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160 μA 时保持不变；电压表示数由零逐渐增大，指针偏转到如图2所示位置时保持不变，则电压表示数为________V ，电压表的阻值为________kΩ(计算结果保留两位有效数字).答案：(1)C (2)0.50 3.1解析：(1)把开关S 接1，电容器充电，电流从右向左流过微安表，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；把开关S 接2，电容器放电，电流从左向右流过微安表，则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小．(2)由题意可知电压表应选用0～3 V 量程，由图2可知此时分度值为0.1 V ，需要估读到0.01 V ，则读数为0.50 V ．当微安表示数稳定时，电容器中不再有电流通过，此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路，根据闭合电路欧姆定律有R ＋R V ＝E I ＝ 1.5160×10－6Ω＝9.375 kΩ 根据串联电路规律有R R V ＝U R U V ＝1.5－0.50.5＝2 联立可得R V ≈3.1 kΩ5．[2021·广东卷]某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律．根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材．(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势．选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔________，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0 Ω”处．测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而________．(2)再按下图连接好电路进行测量．①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到________端(填“a”或“b”).将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01.闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置．记录此时电压表和电流表的示数、T和R01.断开开关S.再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S.反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同．记录此时电阻箱的阻值R02.断开开关S.②实验中记录的阻值R01________R02(填“大于”“小于”或“等于”)，此时热敏电阻阻值R T＝________．(3)改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律．答案：(1)短接减小(2)①b②大于R01－R02解析：(1)使用多用电表的欧姆挡前应先欧姆调零，即将两表笔短接．温度越高，相同倍率下多用电表的指针向右偏转的角度越大，则电阻阻值越小，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．(2)①闭合开关前，为了保护电路，应该将滑动变阻器的滑片移到b端．②将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D，调节滑动变阻器和电阻箱，使电压表和电流表的示数与改接前一致，则R01＝R02＋R T，所以R01>R02，R T＝R01－R02.。
恒定电流同步练习一(含详解答案) doc
内化提升 1．如图17所示的电解池接入电路后，在t 秒内有n 1个一价正离子通过溶液内截面S ，图17有n 2个一价负离子通过溶液内截面S ，设e 为基元电荷，以下说法正确的是( )A ．当n 1＝n 2时，电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度I ＝(n 1－n 2)e tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度I ＝(n 2－n 1)e tD ．电流方向从A →B ，电流强度I ＝(n 2＋n 1)e t解析：本题考查电流方向和电流强度的定义式I ＝Q t.电荷的定向移动形成电流，金属导体中定向移动的是带负电的自由电子，这时电流的方向与自由电子定向移动的方向相反．电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流．由电流方向的规定可知，正、负电荷向相反方向定向移动所形成的电流的定向是相同的，所以，电流强度应该是I ＝(n 2＋n 1)e t，电流方向按规定应是从A →B .D 选项正确． 答案：D2．有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V,60 W ”．现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( )A ．日光灯最多B ．电烙铁最多C ．电风扇最多D ．一样多解析：电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它就是用来产热．而日光灯和电风扇是非纯电阻电路，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)．综上所述，只有B 正确．答案：B3．直流电动机的电枢电阻为R ，电动机正常工作时，电动机两端电压为U ，通过电流强度为I ，工作时间为t ，那么下列说法正确的是( )A ．电动机线圈产生的热量为UItB ．电动机线圈产生的热量为I 2RtC ．电动机消耗电能为I 2RtD ．电动机消耗电能为U 2Rt 解析：电动机线圈中产生的电热为I 2Rt ，电动机消耗的电能为IUt ，故B 选项正确．图18答案：B4．在如图18所示的电路中，电源电压不变．闭合电键K 后，灯L 1、L 2都发光，一段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表V 1的示数变小，电压表V 2的示数变大，则产生这一现象的原因是( )A ．灯L 1断路B ．灯L 1短路C ．灯L 2断路D ．灯L 2短路解析：“一段时间后，其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况，那么，故障现象只有发生短路了．电压表V 2的示数变大，说明一定是小灯L 2突然变亮；电压表V 1的示数变小，说明小灯L 1发生了短路．本题正确选项为B.答案：B图195．如图19所示，R 1＝10 Ω，R 2＝R 3＝20 Ω，下列关于R 1、R 2、R 3消耗的电功率P 1、P 2、P 3以及R 1、R 2两端电压U 1、U 2的关系正确的是( )A ．U 1＝U 2 P 1＝P 2＝P 3B ．U 1>U 2 P 1∶P 2∶P 3＝1∶2∶2C ．U 1＝U 2 P 1∶P 2∶P 3＝2∶1∶1D ．U 1<U 2 P 1<P 2＝P 3解析：设总电流为I ，则通过R 2和R 3的电流均为I 2，故U 1＝U 2，P 1＝10I 2，P 2＝5I 2，P 3＝5I 2，∴P 1∶P 2∶P 3＝2∶1∶1，故C 项正确．答案：C6．在如图20所示的电路中，电源电压不变．闭合电键K 后，灯L 1、L 2都发光．一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是( )图20A ．灯L 1短路B ．灯L 2短路C ．灯L 1断路D ．灯L 2断路 解析：这是一个并联电路，可以采用排除法．小灯L 2短路，会导致两灯都不亮；小灯L 2断路，会导致电流表示数变为零；小灯L 1短路，也会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L 1发生断路时才有此可能．答案：C图217．高温超导限流器已被公认为是目前最好的且惟一行之有效的短路故障电流限制装置，中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作，并于2005年初在湖南进行了并网挂机实验．超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图21所示．超导部件有一个超导临界电流I C ，当通过限流器的电流I >I C 时，将造成超导体失超，从超导态(本题认为电阻为零)转变为正常态(本题认为是一个纯电阻)，以此来限制电力系统的故障电流．已知超导部件的正常电阻为R 1＝3 Ω，超导临界电流I C ＝1.2 A ，限流电阻R 2＝6 Ω，小灯泡L 上标有“6 V, 6 W ”，电源电动势E ＝8 V ，内阻r ＝2 Ω.原来电路正常工作，现L 突然发生短路．则下列说法正确的是( )A ．短路前通过R 1的电流为23A B ．超导部件将由超导态转为正常态C ．短路后通过R 1的电流为2 AD ．短路后通过R 1的电流为43A 解析：由P ＝UI 可知，灯泡正常发光时，通过它的电流为1 A 小于超导临界电流I C ＝1. 2 A ，所以短路前通过R 1的电流为1 A ，因为灯泡短路后，R 1与R 2并联再与电源内阻串联，故计算可知短路后通过R 1的电流为43A. 答案：BD8．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系见图22，此空调器运转1小时用电( )图22 A ．1.0度B ．1.5度C ．2.0度D ．2.5度 解析：从题图可以看出，在1个小时内，空调机以0.5 kW 工作的时间为20分钟，以2 kW工作的时间为40分钟，故该空调机1小时内用电为：P 1t 1＋P 2t 2＝(0.5×13＋2×23) kW·h ＝1.5 kW·h ＝1.5度．答案：B图239．根据经典理论，金属导体中电流的微观表达式为I ＝n v Se ，其中n 为金属导体中每单位体积内的自由电子数，v 为导体中自由电子沿导体定向运动的速率，S 为导体的横截面积，e 为自由电子的电荷量．如图23所示，两段长度和材料完全相同、各自粗细均匀的金属导线ab 、bc ，圆横截面的半径之比为r ab ∶r bc ＝1∶4，串联后加上电压U ，则( )A ．两导线内的自由电子定向移动的速率之比为v ab ∶v bc ＝1∶4B ．两导线内的自由电子定向移动的速率之比为v ab ∶v bc ＝4∶1C ．两导线的电功率之比为P ab ∶P bc ＝4∶1D ．两导线的电功率之比为P ab ∶P bc ＝16∶1解析：因两段串联，通过两棒的电流相等，又I ＝neS v ，故neπr 2ab v ab ＝neπr 2bc v bc ，得v ab ∶v bc ＝16∶1，A 、B 均错．由电阻定律R ab ＝ρl ab S ＝ρl ab πr 2ab ，R bc ＝ρl bc πr 2bc ，求得R ab ∶R bc ＝16∶1，因为ab 和bc 串联，流过两段的电流相等，由功率公式P ＝I 2R ，得P ab ∶P bc ＝R ab ∶R bc ＝16∶1，故D 正确，C 错误．答案：D10．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PCD元件，PCD元件是钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻图24率ρ随温度t的变化关系如图24所示，由于这种特性，PCD元件具有发热、控温双重功能．对此，以下判断正确的是()A．通电后，其电功率先增大，后减小B．通电后，其电功率先减小，后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变解析：当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压V保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小．而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温，当t<t3，P>P′，使温度自动升高到t3，当t>t3，P<P′，使温度自动降为t3实现自动保温．A、D正确．答案：AD。
专题12 恒定电流与交变电流(练习)(解析版)-2024年高考物理二轮复习讲练测(新教材新高考)
专题12恒定电流与交变电流目录01恒定电流 (2)考向一电路中的功率及效率 (2)考向二电路的动态分析及含电容器电路的分析 (2)02交变电流 (8)考向一交变电流的产生及描述 (8)考向二理想变压关系的应用及动态分析远距离输电 (15)01恒定电流考向一电路中的功率及效率1．（2023·广东梅州·统考一模）（多选）如图所示，某扫地机器人电池容量为2000mA h ⋅，额定工作电压为15V ，额定功率为30W ，则下列说法正确的是（）A ．扫地机器人正常工作时的电流是2AB ．扫地机器人的电阻是7.5ΩC ．题中mA·h 是能量的单位D ．扫地机器人充满电后能正常工作的时间约为1h 【答案】AD【详解】A ．扫地机器人正常工作时的电流是30A 2A 15P I U ===，故A 正确；B ．扫地机器人是非纯电阻用电器，无法计算扫地机器人的电阻，故B 错误；C ．题中mA·h 是电量的单位，故C 错误；D ．扫地机器人充满电后能正常工作的时间3200010h 1h 2Q t I -⨯===，故D 正确。
故选AD 。
考向二电路的动态分析及含电容器电路的分析2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为12ΩR =，23ΩR =，32ΩR =，44ΩR =，电源电动势12V E =，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（）A ．1RB ．2RC ．3RD ．4R【答案】A【详解】由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。
并联电路部分的等效电阻为()()234234=2R R R R R R R +=Ω++并，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为113A EI I R R ===+并，并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则222A IR I R ==并，34341A IR I I R R ===+并，四个灯泡的实际功率分别为211118W P I R ==，222212W P I R ==，23332W P I R ==，24444W P I R ==，故四个灯泡中功率最大的是R1。
大学物理_恒定电流、稳恒磁场基本性质习题解答
13 稳恒电流、稳恒磁场习题解答一、选择题1、 沿x 方向的电流产生的磁感应强度：T yI B 67011052.0251042--⨯=⋅⋅⨯==πππμ 方向沿着z 轴正向沿y 方向的电流产生的磁感应强度： T yI B 6702105.24.0251042--⨯=⋅⋅⨯==πππμ 方向沿着z 轴负向T B B B 621105.2-⨯=-= 方向沿着z 轴正向2、1012a I B μ=2020222)145cos 45(cos 2/44a Ia I B πμπμ=︒-︒⋅=由于 21B B = 所以 8:2:21π=a a3、由安培环路定理得：NI l d H l =⋅⎰ 则 r NIH π2= rNI H B πμμ200==2102/2/0ln2212D D h NI dr h rNI s d B D D ⋅⋅=⋅⋅=⋅=⎰⎰πμπμφ4、aev Te t q I π2=== T aevaIB 5200105.1242-⨯===πμμ5、导线1的左端与导线2的右端到o 点的距离不同，则21B B ≠，即021≠+B B由于a、b 两端的电压相等，cb ac ab I I I 22==，所以，03=B ，而0321≠++=B B B B6、ebmv R = B A v v 2= 则B A R R 2= eBm T π2=所以B A T T =7、 由于DIB R V H = 则 IBVD R H =8、略。
二、填空题1、4.0×1010个； 2、单位正电荷沿闭合回路移动一周时，非静电力所作的功；⎰⋅=电源内l d E k ε；由负极指向正极； 3、 Rih πμ20； 4、0； 5、2.197×10-6Wb;6、 22R B π-； 7、7.59×10-2m ； 8、1:11、lnec rnec Tne I ===π2 )(10410个⨯==eclI n2、略3、先把狭缝补全，并假设其电流密度与圆筒的一样，由整个圆筒得对称性得，0=B再假设在狭缝处有一反向电流，其电流密度为i -，则狭缝在管轴线上的RihB πμ20=4、由A 、C 两端的电压相等：221122112211θθI I l I l I R I R I UAC=⇒=⇒==rI rI B πθμμ42110101==rI rI B πθμμ42220202==所以021=-B B5、由对称性得：Wb r r r Il dr l r I s d B r r r612100102.2ln 22222211-+⨯=+⋅=⋅⋅=⋅=⎰⎰πμπμφ6、由于⎰=⋅0s d B，则圆盘的磁通量： 22B R s d B π＝圆盘⎰⋅ ， 所以任意曲面S 的磁通量为： 22BR s d B S π-⋅⎰＝7、m eBmv R 21059.7-⨯==8、rIB πμ20=2ln 220201πμπμφIldr l rIs d B aa=⋅⋅=⋅=⎰⎰2ln 2204202πμπμφIldr l rIs d B aa=⋅⋅=⋅=⎰⎰所以1:1:21=φφ三、计算题1、解：两半无限长载流直导线在O 点产生的磁感应强度为：01=B ；四分之一圆周载流导线在O 点产生的磁感应强度为：RIB 802μ=，方向垂直纸面向外；故：此载流导线在0点产生的磁场为： RIB 802μ=2、解：取坐标轴如图所示，将半球分割成无数薄圆盘片，圆周单位长度的线圈匝数为θπθπd NRd RNdN 22==当线圈通电流I 时，该薄圆盘片上电流在球心O 处产生的磁感应强度大小为dNy x IxdB 232220)(2+=μπθμθπμRNI d Ny x IxdB 20232220cos 2)(2=+=由于每个薄圆盘片上电流在球心O 产生的磁感应强度方向一致，故 ⎰⎰===0204cos πμθπθμRNI d RNI dB B磁感应强度的方向由电流的流向决定，沿y 轴正向或负向。
恒定电流课件练习优秀课件
r=0.5Ω
Q
S
R
A
A
10V
B
例：（2000广东）某房间的入户电源线如图所示。 现有工作电压为220V的电器如下：100W的灯炮6只， 200W的电视机1台，1000W的电冰箱1台，1500W的洗 衣机1台，700W的微波炉1台和1000W的暖风机1台， 还有3只额定电流均为8A的保险盒。如何将上述电器全
电热：电流流过导体时，导体上产生的热量 叫电热。 焦耳定律：Q=I2Rt
电功与电热的关系
在纯电阻电路中W=Q
在非纯 电阻电路中W>Q。如在电动机中， 输入给电路中的电功部分产生电热，另一 部分转变为机械功。即W=E机+Q。
区别在于U与IR的关系： 纯：U＝IR 非纯：U＞IR
例：如图，电动机Q的内阻为0.5Ω，当S断开时， A读数1A，当S闭合时，A读数3A。则：电动机 的机械功率______；电动机工作1h产生的热量 ________；电动机的机械效率______。
（2）路端电压随外电阻的增大而增大 U E 外电路断路时U路=E
外电路短路时U路=0
0
R
U
（3）路端电压随总电流 的增大而减小
0
I
例：如图所示，A灯与B灯电阻相同，当变阻 器滑动片向下滑动时，对两灯明暗程度的变化 判断正确的是（ ）
A.A、B灯都变亮 B.A、B灯都变暗 C.A灯变亮，B灯亮暗
B
A
超导体，超导现象
当温度降到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然 减小到零，这种现象叫超导现象，能够发生超导现象 的物质叫超导体。材料Байду номын сангаас正常状态，转变为超导状态 的温度叫转变温度。
3、部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端
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*6.10 一根输电线被飓风吹断，一端触及地面，从而 使200A的电流由触地点流入地内. 设地面水平，土地 为均匀物质，电阻率为10.0 Ω·m. 一人走近输电线接 地端，左脚距该端1.0m，右脚距该端1.3m. 求地面上 他的两脚间的电压(称为跨步电压).
解:电流从触地点流入地内后， 将均匀地向四处流去. 由于地面是水平的，离触地 点r处的电流密度为
r2
3
方法二 利用欧姆定律
设有电流I由内球壳沿径向均匀地 流向外球壳. 那么在据球心r处的电流密度为 I r1 ρ
r
I J 4r 2
r2
于是该处的电场强度方向沿径向，大小为
I E J 4r 2
则球壳内外球壳的电压(电势差)为
r2 U E dr
r1 r1
1 1 R ( ) 4 r1 r2
证明：方法一 利用电阻公式 在球壳中取一半径为r，厚度为 dr dr的薄球壳. 据电阻公式可得它的电阻为 r
r1 r2
ρ
dr dr dR S 4r 2
对上式积分可得这球形电容器的漏电电阻为
dr 1 1 R dR ( ) 2 4 r1 r2 4r r1
I bv 式中σ是橡皮带的面电荷密度，b是橡皮带的宽度， v是橡皮带的速度.
又带子的每一侧的电场强度为 E 2 0
由以上两式可得 I 2 0 Ebv
代入有关数据可求得 I 1.3 106 ( A) 1.3 103 (mA )
6.4 一铜棒的横截面积为20mm×80mm，长为2m，两端 的电势差为50mV.已知铜的电阻率为ρ=1.75×10-8Ω· m. 铜内自由电子的数密度为8.5×1028/m3. 求: (1)棒的电阻；(2)通过棒的电流；(3)棒内的电流密度； (4)棒内的电场强度；(5)棒所消耗的功率；(6)棒内电子 的漂移速度. l 解： (1) R 2.19 10 5 ()
S U (2) I 2.28 10 3 ( A) R
I (3) J 1.43 10 6 ( A / m 2 ) S (4) E J 2.50102 (V / m)
(5) P IU 1.14102 (W )
J (6) V 1.05 10 4 (m / s) ne
U 73 (V )
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小资料
触电常识：触电时人体所受伤害程度与许多因素有关： 电流大小、触电时间、皮肤清洁程度、皮肤干燥程度、 人的心理状态、触及带电体的部分等. 其中最主要的 因素是电流的大小及触电时间的长短. 当电流约为1mA时，人有触电感觉，故这电流称为 感知电流； 当电流约为10mA时，人触电后还能主动摆脱触电状 态，故这电流称为摆脱电流； 当电流大到50mA时，人若触电，会在较短时间内死 亡，故这电流称为致命电流.
12
6.12 如图所示电路，其中ε1=3.0V ， ε2=1.0V，r1=0.5Ω, r2=1.0Ω, R1=4.5Ω， R2=19.0Ω， R3=10.0Ω, R4=5.0Ω,求 电路中的电流分布. ε 1 r1 R1 I1 解：设各支路电流如图所示. R3 I3 Ⅰ 据节点电流定律有
I1 I 2 I 3
8 103 240 10 4 10 (个) 19 8 1.6 10 3 10
7
6.2 在范德格拉夫静电加速器中，一宽为30cm的橡皮带 以20cm/s的速度运行，在下边的滚轴处给橡皮带带上 表面电荷，橡皮带的面电荷密度足以在带子的每一侧 产生1.2×106V/m的电场，求电流是多少毫安? 解：电流是
4 2 I1 A , I 2 A , 3 3
6
6.1 北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似 圆形轨道. 当环中电子流强度为8mA时，在整个环中有 多少电子在运行？已知电子的速率接近光速.
解：以n表示单位长度轨道上的电子数，则
I nev
故在整个环中在运行的电子数为
Il N nl ev
R1 R3 a b
ε 1 r1 I ε 2 r2 R2
R5
R4
3 2 I ( R3 R4 r3 )
8 9 0.4(2 2 1) 1 (V )
ε 3 r3 图1
15
(2)a、b短路时，原电路变成 如图3所示电路.
设各支路电流如图所示. 据节点电流定律有
1.0m
J
I
I
2
1.3m
I 该处的电场强度为 E J 2 r 2
10
2 r
I E 2 2 r
于是人的两脚间的电压为
r2 I U E dr dr 2 r1 r1 2 r
r2
1.0m
I
1.3m
I 1 1 ( ) 2 r1 r2
代入有关数据可求得
r2
I I 1 1 dr ( ) 2 4 r1 r2 4r
4
由欧姆定律可得这球形电容器的漏电电阻为
U 1 1 R ( ) I 4 r1 r2
5
6.11 如图所示电路， ε1=3.0V ，r1=0.5Ω， ε 2=6.0V , r2=1.0Ω, R1=0.5Ω， R2=4.0Ω，求通过R1和R2的电流. R2 I2 I1 解：设各支路的电流如图所示. ε2 ε I 1 据节点电流定律有 3 R1 Ⅰ Ⅱ
I3 65 13
21 I3 A 65
16
17
a
ε 1 r1
R1 R3 a b R4 R5
ε 3 r3
图2
18
R5
R4
R5
I
1 3
R1 R3 R4 R5 r1 r3 12 8 0.4 ( A) 10
R3
a b R4
ε3
图2
14
I 0.4 ( A)
由于 a IR3 3 Ir3 IR4 2 b 故 U ab a b
I1 I 2 I 3
(1)
r1
r2
又选二个独立回路如图所示. 据回路电压定律有 对回路Ⅰ: 对回路Ⅱ:
I1 R1 I 3 r1 1 0
(2) (3)
1 I 3 r1 I 2 R2 I 2 r2 2 0
2 I3 A 3
由以上三式并代入数据可求得
恒定电流 习题、例题分析
+
6.6 地下电话电缆由一对导线组成，这对导线沿其长度 的某处发生短路(如图1所示)，电话电缆长5m.为了找出 何处短路，技术人员首先测量AB间的电阻，然后测量 CD间的电阻.前者测得电阻为30Ω，后者测得为70 Ω.求 P 短路出现在何处？ A C 解：设短路发生在P处，则
R1 R3
I1
ε 1 r1
R5
Ⅰ ε 2 r2 R2
a b
I1 I 2 I 3
(1)
又选二个独立回路如图所示. ε 3 r3 据回路电压定律有 图3 对回路Ⅰ: 1 I1 (r1 R1 ) I 2 r2 2 I 2 R2 I1 R5 0 (2) 对回路Ⅱ: 2 I 2 r2 I 3 R3 3 I 3 r3 I 3 R4 I 2 R2 0 (3) 由以上三式并代入数据可求得
(1)
Ⅱ
R4
ε 2 r2 R2 I 又选二个独立回路如图所示. 2 据回路电压定律有 (2) 对回路Ⅰ: 1 I1 (r1 R1 R4 ) I 3 R3 0 对回路Ⅱ:
I 3 R3 I 2 ( R2 r2 ) 2 0
(3)
由以上三式并代入数据可求得
I1 0.16A , I 2 0.02A ,
B 图1 D
1 R AB AP R AP 2 30 3 CP RCP 1 70 7 RCD 2 又 AP CP 5 (m)
由以上两式求得
AP 1.5 (m)
2
即短路出现在距离A端1.5m处.
6.9 球形电容器的内外导体球壳的半径分别为r1和r2，中 间充满的电介质的电阻率为ρ. 求证它的漏电电阻为
I 3 0.14A
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例1 如图1所示电路，其中 ε 1 r1 ε1=12V，ε2=9V，ε3=8V， r1= R1 r2=r3=1Ω, ,R2=3Ω, R1=R3= ε 2 r2 R2 R4=R5=2Ω,R2=3Ω,求(1)a、b断 a b 开时的Uab；(2)a、b短路时通 R3 过ε2的电流的大小和方向. ε 3 r3 解:(1)当a、b断开时，因为中 图1 间支路无电流，故图1电路可 ε 1 r1 画成图2的简单电路. 由闭合电路欧姆定律可得 R1 I 电路的电流为