高考物理穩(wěn)恒電流解題技巧及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-02 21:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以上描述構(gòu)建物理模型，求出金屬導(dǎo)體的電阻率ρ的微觀表達(dá)式。（2*）將上述導(dǎo)線彎成一個(gè)閉合圓線圈，若該不帶電的圓線圈繞通過(guò)圓心且垂直于線圈平面的軸勻速率轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中不會(huì)有電流通過(guò)，若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小發(fā)生變化，線圈中會(huì)有電流通過(guò)，這個(gè)現(xiàn)象首先由斯泰瓦和托爾曼在1917年發(fā)現(xiàn)，被稱(chēng)為斯泰瓦—托爾曼效應(yīng)。這一現(xiàn)象可解釋為：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小均勻變化時(shí)，由于慣性，自由電子與線圈中的金屬離子間產(chǎn)生定向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成電流。若此線圈在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由于電子在導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)會(huì)受到沿導(dǎo)線的平均阻力，所以只會(huì)形成短暫的電流。已知電子受到的沿導(dǎo)線的平均阻力滿足（1）問(wèn)中的規(guī)律，求此線圈以由角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)（減速時(shí)間可忽略不計(jì)）之后，通過(guò)線圈導(dǎo)線橫截面的電荷量Q。【答案】（1）① ；②；③ （2）【解析】【詳解】（1）①導(dǎo)線中的電流；②電流面密度；③取長(zhǎng)度為L(zhǎng)一段導(dǎo)體，則電子做定向移動(dòng)時(shí)滿足電場(chǎng)力與阻力相等，即而 聯(lián)立解得 （2）設(shè)線圈經(jīng)過(guò)時(shí)間?t停止運(yùn)動(dòng)，則對(duì)內(nèi)部的粒子，由動(dòng)量定理： 其中 則；而 聯(lián)立可得8．如圖所示，圓形金屬線圈半徑r＝，匝數(shù)n＝50，電阻R0＝19，豎直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間t按B＝（1+t）T的規(guī)律變化，磁場(chǎng)方向水平向里與線圈平面垂直：兩個(gè)定值電阻的阻值分別為R1＝69Ω，R2＝12Ω，水平平行板電容器C極板長(zhǎng)L＝，兩板間距d＝（1）求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值R＝1Ω時(shí)，求電阻R1消耗的電功率；（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可使速度為v＝3102m/s、比荷為＝3104Ckg的帶電粒子（重力忽略不計(jì)）緊貼電容器C上極板從左側(cè)水平射入電容器后，剛好能從下極板的右邊緣射出，求此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值?！敬鸢浮?1)9V；(2)6W；(3)19【解析】【詳解】（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律有：E＝nS 線圈面積為：S＝πr2代入數(shù)據(jù)得：E＝9V（2）當(dāng)R＝1Ω時(shí)，由閉合電路的歐姆定律得：E＝I（R0+R+）流過(guò)電阻R1的電流為： R1消耗的電功率為：P＝I12R1代入數(shù)據(jù)可求得：P1＝6W（3）由楞次定律可知電容器下極板帶正電，且電容器的電壓等于R2兩端電壓，帶電粒子在兩極板間做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，所以有：x＝vty＝at2由牛頓第二定律有： 由電路規(guī)律有：E＝UR2+I（Rx+R0）聯(lián)立以上方程可得此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為：R＝19Ω9．如圖所示，在兩光滑平行金屬導(dǎo)軌之間存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌的間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)．金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為m，重力和電阻可忽略不計(jì)．現(xiàn)在導(dǎo)軌左端接入一個(gè)電阻為R的定值電阻，給金屬棒施加一個(gè)水平向右的恒力F，經(jīng)過(guò)時(shí)后金屬棒達(dá)到最大速度．金屬棒的最大速度是多少？求金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過(guò)程中．通過(guò)電阻R的電荷量q；如圖乙所示，若將電阻換成一個(gè)電容大小為C的電容器認(rèn)為電容器充放電可瞬間完成．求金屬棒由靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，電容器所帶的電荷量Q．【答案】；；．【解析】【分析】（1）當(dāng)速度最大時(shí)，導(dǎo)體棒受拉力與安培力平衡，根據(jù)平衡條件、安培力公式、切割公式列式后聯(lián)立求解即可；（2）根據(jù)法律的電磁感應(yīng)定律列式求解平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、根據(jù)歐姆定律列式求解平均電流、再根據(jù)電流定義求解電荷量；（3）根據(jù)牛頓第二定律和電流的定義式，得到金屬棒的加速度表達(dá)式，再分析其運(yùn)動(dòng)情況．由法拉第電磁感應(yīng)定律求解MN棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，得到電容器的電壓，從而求出電容器的電量．【詳解】（1）當(dāng)安培力與外力相等時(shí)，加速度為零，物體速度達(dá)到最大，即F=BIL=由此可得金屬棒的最大速度：vmax=（2）由動(dòng)量定律可得：(F)t0=mvmax其中：=解得金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的距離：x=通過(guò)電阻R的電荷量：q==（3）設(shè)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)加速度為a，某時(shí)裝金屬棒的速度為v1，經(jīng)過(guò)t金屬體的速度為v2，導(dǎo)體棒中流過(guò)的電流充電電流為I，則:FBIL=ma電流：I==其中：E=BLv2BLv1=BLv，a=聯(lián)立各式得：a=因此，導(dǎo)體棒向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．由于所有電阻均忽略，平行板電容器兩板間電壓U與導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E相等，電容器的電荷量：Q=CBLat=
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