专题28+恒定电流-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题28+恒定电流-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题28 恒定电流 ‎2019年高三期末、一模物理试题分项解析 一．选择题 ‎1．（2019江苏泰州12月联考）某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现增加光照强度，则下列判断正确的是（ ）‎ A．电源路端电压不变 B．B灯变暗，A灯也变暗 C．R0两端电压变小 D．电源总功率不变 ‎【参考答案】B ‎2 （2019黑龙江齐齐哈尔五校联考）如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，当开关S断开时，测得电阻两端的电压为6V，两端的电压为12V，则当开关S闭合后，下列说法错误的是　　‎ ‎ ‎ A. 电压表的示数大于18V ‎ B. 电阻两端的电压小于12V C. 电阻两端的电压大于6V ‎ D. 内电阻r上的电压变大 ‎【参考答案】A ‎【方法归纳】当电键S打开时，原来路端电压为18V，当电键S闭合后，电路的总电阻变小，路端电压变小，即电压表的示数小于18V；电路的总电阻变小，则总电流变大，则两端的电压变大，大于原来的6V；和并联后，其并联的阻值比小，则其分得的电压也比原来12V还小。 本题考查闭合电路欧姆定律的应用，要会根据闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系，同时分析总电流与外电路总电阻的关系。 3．（2019江苏泰州12月联考）智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60-0.70之间（包括移动电源和被充电池的 线路板、接头和连线的损耗)。如图为某一款移动充电宝，其参数见下表，下列说法正确的是（ ）‎ ‎ ‎ ‎20000mAh 兼容性 所有智能手机 容量 边充边放 否 保护电路 是 输入 DC5V2AMAX 输出 DC5V0.1A-2.5A 尺寸 ‎156*82*22mm 转换率 ‎0.60‎ 产品名称 索扬SY10-200‎ 重量 约430g A．充电宝充电时将电能转化为内能 B．该充电宝最多能储存能量为3.6×l06J C．该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为2h D．该充电宝给电量为零、容量为3000mAh的手机充电，则理论上能充满4次 ‎【参考答案】D ‎4.(2018·南通模拟)如图7所示为利用海流发电的磁流体发电机原理示意图，矩形发电管道水平东西放置，整个管道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，其上、下两面是绝缘板，南、北两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连，已知发电管道长为L、宽为d、高为h，海水在发电管道内以恒定速率v朝正东方向流动。发电管道内的海水在垂直流动方向的电阻为r，海水在管道内流动时受到的摩擦阻力大小恒为f，不计地磁场的影响，则(　　)‎ 图7‎ A.N侧的电势高 B.开关S断开时，M、N两端的电压为Bdv C.开关S闭合时，发电管道进、出口两端压力差F＝f＋ D.开关S闭合时，电阻R上的功率为 ‎【参考答案】BC ‎【名师解析】海水向东流动的过程中，正电荷受到的洛伦兹力的方向指向M，而负电荷受到的洛伦兹力的方向指向N，所以M侧聚集正电荷，M侧的电势高，故选项A错误；开关S断开时，设海水中的电荷所带的电荷量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，M、N两端的电压U保持恒定，有qvB＝q，解得：U＝Bdv，故选项B正确；设开关S闭合后，发电管道进、出口两端压力分别为F1、F2，海水所受的摩擦阻力恒为f，开关S闭合后管道内海水受到的安培力为F安，有：F2＝F1＋f＋F安，F安＝BId，根据欧姆定律有I＝，解得：F＝F2－F1＝f＋，故选项C正确；电阻R上的功率为P＝I2R＝，故选项D错误。‎ ‎5.(2018·丹阳中学模拟)电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用。如图8所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为ρ、在泵头通入导电剂后液体的电导率为σ(电阻率的倒数)，泵体所在处有方向垂直前表面向外的磁场B，把泵体的上下两表面接在电压为U(内阻不计)的电源上，则(　　)‎ 图8‎ A.泵体上表面应接电源正极 B.通过泵体的电流I＝ C.增大磁感应强度可获得更大的抽液高度 D.增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度 ‎【参考答案】AC ‎6.(2018·江苏省南通市高三调研)如图1所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1.0 Ω，电阻R1＝4.0 Ω，R2＝7.5 Ω，R3＝5.0 Ω，电容器的电容C＝10 μF，闭合开关S，电路达到稳定后电容器的电荷量为(　　)‎ 图1‎ A.4.5×10－5 C B.6.0×10－5 C C.7.5×10－5 C D.1.2×10－4 C ‎【参考答案】B ‎【名师解析】闭合开关S，R1和R3串联，电容器的电压等于R3的电压：U＝·E＝×12 V＝6.0 V，电容器上所带的电荷量 Q＝CU＝10×10－6×6.0 C＝6.0×10－5 C，故选项B正确。‎ ‎7.(2018·江苏扬州中学月考) 如图3所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，各电阻阻值如图所示，当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A.电压表的读数U先减小，后增大 B.电流表的读数I先增大，后减小 C.电压表读数U与电流表读数I的比值不变 D.电压表读数的变化量ΔU与电流表读数的变化量ΔI的绝对值比值不变 ‎【参考答案】D 二．计算题 ‎1.（14分）（2019上海嘉定一模）如图所示电路，电源电动势为E＝3V，内阻为r=1W，定值电阻R0＝10Ω，滑动变阻器R可在0～20Ω范围内变化。当滑片P处于中点位置时，求：‎ （1） 当电键S断开时，定值电阻R0两端的电压U0为多少？‎ （1） 当电键S闭合时，定值电阻R0两端的电压为多少？‎ （2） 当电键S闭合时，若要使定值电阻R0两端的电压恢复为U0，滑片P应该向左还是向右移动？请简述理由。‎ ‎（5分）（2）S闭合时，R0与R的一半电阻并联之后再与R的另一半电阻串联，则有 ‎ （3分）‎ ‎ （2分）‎ ‎（4分）（3）滑片应该向右端移动。 （2分）‎ 因为要使定值电阻R0两端的电压恢复为U0，并联部分电压增大，根据分压规律，并联部分电阻要增大，即R左端电阻要增大，故滑片要向右端移动。 （2分）‎ ‎2.（2019石家庄精英中学二调）如图所示的电路中，R1＝4 Ω，R2＝2 Ω，滑动变阻器R3上标有“10 Ω　2 A”的字样，理想电压表的量程有0～3 V和0～15 V两挡，理想电流表的量程有0～0.6 A和0～3 A两挡。‎ 闭合开关S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2 V和0.5 A；继续向右移动滑片P至另一位置，电压表指针指在满偏的，电流表指针也指在满偏的。求电源电动势与内阻的大小。（保留两位有效数字）‎ 由闭合电路欧姆定律得E＝I总r＋U1＋U3，即E＝1.5r＋2＋2（1分）‎ 当电流表示数为0.2 A时，R1两端的电压为U1′＝I1′R1＝0.2×4 V＝0.8 V（1分）‎ 回路的总电流为I总′＝I1′＋＝0.2＋ A＝0.6 A（1分）‎ 由闭合电路欧姆定律得E＝I总′r＋U1′＋U3′，即E＝0.6r＋0.8＋5（1分）‎ 联立解得E＝7.0 V，r=2.0 Ω（1分）‎ ‎3（2019山西吕梁期末）如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道宽为d，上、下两面是绝缘板，前后两侧M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向。管道内始终充满导电液体（有大量带电离子），开关S闭合前后，液体均以恒定速率v0沿x轴正方向流动。‎ ‎（1）开关S断开时，求M、N两导体板间电压U0；‎ ‎（2）开关S闭合后，设M、N两导体板间液体的电阻为r，导电液体中全部为正离子，且管道中所有正离子的总电荷量为Q。求： ‎ a．通过电阻R的电流I及M、N两导体板间电压U；‎ b．所有正离子定向移动时沿y轴方向所受平均阻力的大小Ff。‎ ‎【参考答案】(1) ‎ ‎ (2)a. b. ‎ ‎【名师解析】（1）解法一：‎ 该发电装置原理图等效为如图，‎ 管道中液体的流动等效为宽度为d的导体棒切割磁感线，产生的电动势E = Bdv0。‎ 则开关断开时 ‎ b．解法一：‎ 受力角度： 正离子在y轴上沿y轴负方向运动，M板电势高，运动过程中受力平衡。设一个正离子电荷量为q，沿y轴方向受到的平均阻力为f。‎ 如上图所示，沿y轴方向离子共受三个力的作用，沿y轴正方向受阻力f和电场力，沿y轴负方向受洛伦兹力，所以。‎ 对管道中所有正离子则有 ，因此 ‎ 解法二：能量角度：‎ 正离子在y轴上定向移动时所受的阻力等效于导体中定向移动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞所受的阻力。电子所受阻力做的功大小等于电流在导体电阻上产生的热量，因此正离子在y轴方向移动过程中，阻力做的功等于电流在液体中产生的热量。‎ 所有的正离子从N板（电源负极）移动到M板（电源正极）过程中，电场力做功大小，电流在液体中产生的热量Q′ 。‎ Q′，又，得 ‎4. 如图所示为某同学自制的电子秤原理图：粗细均匀的电阻棒尺（每厘米长的电阻为1Ω）竖直放置、其总长度L=10cm ， 电源电动势E=6V ， 内阻r=1ΩQ ， 保护电阻R0=4Ω ， 托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量mo=0.1kg ， 水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触．当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量x=1cm ， 轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触．若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移，g取10m/s2 ． 求: ​ ‎ ‎（1）弹簧的劲度系数k； ‎ ‎（2）该电子秤能称出的最大物体质量m及对应的理想电压表V的示数U ． ‎ ‎【名师解析】（1）当托盘内不放重物时，弹簧弹力为 kx=mg 可得k=100N/m 故弹簧劲度系数k=100N/m （2）R=10Ω 当重量最大时，轻杆位于R最下端， 此时电压表示数为R的电压，即U= =4V 此时弹簧又缩短了10cm ， ‎ 所放重物重量mg=k△x ， 可得m=1kg ． 故该电子秤能称出的最大物体质量为1kg ， 对应的理想电压表V的示数4V ‎ ‎5.一根长为L＝2 m，横截面积S＝1.6×10－3 m2的铜棒，两端电势差为U＝5.0×10－2 V，铜棒的电阻R＝2.19×10－5 Ω，铜内自由电子密度为n＝8.5×1029 m－3。求： ‎ ‎（1）通过铜棒的电流。 ‎ ‎（2）铜棒内的电场强度。 ‎ ‎（3）自由电子定向移动的速率。‎ ‎【方法归纳】根据欧姆定律定义式可得出电流的大小，导体内的电场可认为是匀强电场，利用匀强电场公式可得出匀强电场的强度，电子的移动速度利用电流计算公式可得出结果。 ‎