高考物理稳恒电流的技巧及练习题及练习题.docx

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1、高考物理稳恒电流的技巧及练习题及练习题一、稳恒电流专项训练1．（18分）如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨

2、保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。（1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；（2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电荷量；（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动

3、的最大距离。【答案】（1）Qef＝；（2）q＝；（3）Bm＝，方向竖直向上或竖直向下均可，xm＝【解析】解：（1）设ab棒的初动能为Ek，ef棒和电阻R在此过程产生热量分别为Q和Q1，有Q+Q1=Ek①且Q=Q1②由题意Ek=③得Q=④（2）设在题设的过程中，ab棒滑行的时间为△t，扫过的导轨间的面积为△S，通过△S的磁通量为△Φ，ab棒产生的电动势为E，ab棒中的电流为I，通过ab棒某截面的电荷量为q，则E=⑤且△Φ=B△S⑥电流I=⑦又有I=⑧由图所示，△S=d（L﹣dcotθ）⑨联立⑤～⑨，解得：q=（10）（3）ab棒滑行

4、距离为x时，ab棒在导轨间的棒长Lx为：L=L﹣2xcotθ（11）x此时，ab棒产生的电动势Ex为：2x12）E=BvL（流过ef棒的电流Ixx（13）为I=ef棒所受安培力Fx为Fx=BIxL（14）联立（11）～（14），解得：Fx=（15）有（15）式可得，Fx在x=0和B为最大值m1．B时有最大值F由题意知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使F1为最大值的受力分析如图所示，图中fm为最大静摩擦力，有：F1cosα=mgsinα（+mgcosμα+F1sinα）（16）联立（15）（16），得：Bm

5、=（17）Bm就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下．有（15）式可知，B为Bm时，Fx随x增大而减小，x为最大xm时，Fx为最小值，如图可知F2cosα++（μmgcosα+F2sinα）=mgsinα（18）联立（15）（17）（18），得xm=答：（1）ef棒上产生的热量为；（2）通过ab棒某横截面的电量为．（3）此状态下最强磁场的磁感应强度是，磁场下ab棒运动的最大距离是．【点评】本题是对法拉第电磁感应定律的考查，解决本题的关键是分析清楚棒的受力的情况，找出磁感应强度的关系式是本题的重点．2．一小

6、型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数n100，穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示，发电机内阻r5.0，外电路电阻R95，已知感应电动势的最大值Emnm，其中m为穿过每匝线圈磁通量的最大值，求串联在外电路的交流电流表（内阻不计）的读数。【答案】2A【解析】【详解】由图可知磁通量最大值为：m1.0102Wb线圈转动的角速度为：23.1422rad/s200rad/sT3.1410代入公式Emnm得：Em200V交流电流的最大值为：Em2AImRr交流电流表的读数为：ImI2A23

7、．如图所示，已知R3＝3Ω，理想电压表读数为3v，理想电流表读数为2A，某时刻由于电路中R3发生断路，电流表的读数2．5A，R1上的电压为5v，求：（1）R1大小、R3发生断路前R2上的电压、及R2阻值各是多少？（R3发生断路时R2上没有电流）（2）电源电动势E和内电阻r各是多少？【答案】（1）1V1Ω（2）10V；2Ω【解析】试题分析：（1）R3断开时电表读数分别变为5v和2．5A可知R1=2欧R3断开前R1上电压U1=R1I=4VU1=U2+U3所以U2=1VU2：U3=R2：R3=1:3R2=1Ω（2）R3断开前总电流I1=3A

8、E=U1+I1rR3断开后总电流I2=2．5AE=U2+I2r联解方程E=10Vr=2Ω考点：闭合电路的欧姆定律【名师点睛】4．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动