2013年高考物理真题汇编全解全析：专题八 恒定电流

专题八 恒定电流
（说明：高考对恒定电流部分的考查一般在电学实验中体现，或者结合其他电磁学的知识命题，单独考查的几率很小，所以本专题的题目选到的比较少，但并不能因此忽视恒定电流部分在高考中的地位！）
1．(2013·高考江苏卷，4题)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M 发生变化，导致S 两端电压U 增大，装置发出警报，此时( )
A ．R M 变大，且R 越大，U 增大越明显
B ．R M 变大，且R 越小，U 增大越明显
C ．R M 变小，且R 越大，U 增大越明显
D ．R M 变小，且R 越小，U 增大越明显 【解析】选C.当R M 变大时，回路的总电阻R 总变大，根据I 总＝
E R 总
，得干路中的电流变小，S 两端的电压U ＝I 总R S 变小，故选项A 、B 错误；当R M 变小时，回路的总电阻R 总＝11R ＋1R M
＋R S 变小，根据I 总＝E R 总
，得干路中的电流变大，S 两端的电压U ＝I 总R S 变大，而且R 越大，R M 变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C 正确，选项D 错误．
2．(2013·高考安徽卷，19题)用图示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x 是待测电阻，R 0是定值电阻，○G 是灵敏度很高的电流表，MN 是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P 的位置，当通过电流表○G 的电流为零时，测得MP ＝l 1，PN ＝l 2，则R x 的阻值为( )
A.l 1l 2R 0
B.l 1l 1＋l 2R 0
C.l 2l 1R 0
D.l 2l 1＋l 2R 0
【解析】选C.电流表○G 中的电流为零，表示电流表○G 两端电势差为零(即电势相等)，则R 0与Rl 1两端电压相等，R x 与Rl 2两端电压相等，其等效电路图如图所示．
I 1R 0＝I 2Rl 1
① I 1R x ＝I 2Rl 2 ②
由公式R ＝ρl S 知Rl 1＝ρl 1S
③ Rl 2＝ρl 2S
④ 由①②③④式得R 0R x ＝l 1l 2，即R x ＝l 2l 1
R 0.选项C 正确． 3．(2013·高考北京卷，24题)对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．
(1)一段横截面积为S 、长为l 的直导线，单位体积内有n 个自由电子，电子电量为e .该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v .
(a)求导线中的电流I ；
(b)将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B ，导线所受安培力大小为F 安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ，推导F 安＝F .
(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m ，单位体积内粒子数量n 为恒量．为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略，其速率均为v ，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变．利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F N 与m 、n 和v 的关系．
(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明)
【解析】(1)(a)设t 时间内通过导体横截面的电量为q ，
由电流定义，有I ＝q t ＝neS v t t
＝neS v . (b)每个自由电子所受的洛伦兹力F 洛＝e v B
设导体中共有N 个自由电子，则N ＝nSl
导体内自由电子所受洛伦兹力大小的总和
F ＝NF 洛＝nSle v B
由安培力公式，有F 安＝IlB ＝neS v lB
得F 安＝F .
(2)考虑单位面积，t 时间内能达到容器壁的粒子所占据的体积为V ＝S v t ＝1×v t ＝v t .
其中粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能达到目标区域的粒子数为16nV ＝16
n v t . 由动量定理可得：F N ＝Δp t ＝16n v t (2×m v )t ＝13
nm v 2. 答案：(1)(a)neS v (b)见解析 (2)F N ＝13
nm v 2。