高考物理穩(wěn)恒電流解題技巧及練習(xí)題含解析(編輯修改稿)
2025-04-05 05:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 據(jù)求解熱功率；(3)根據(jù)求解一分鐘內(nèi)充電寶儲存的電能．【詳解】(1)充電寶的輸入功率為：；(2)充電寶內(nèi)阻消耗的熱功率為：；(3)一分鐘內(nèi)充電寶儲存的電能為：．【點睛】注意本題中的充電寶是非純電阻電路，輸入功率不等于熱功率，知道熱功率只能用求解.9．導(dǎo)線中自由電子的定向移動形成電流，電流可以從宏觀和微觀兩個角度來認識。（1）一段通電直導(dǎo)線的橫截面積為S，它的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏伽德羅常數(shù)位NA。導(dǎo)線中每個帶電粒子定向運動的速率為υ，粒子的電荷量為e，假設(shè)每個電子只提供一個自由電子。①推導(dǎo)該導(dǎo)線中電流的表達式；②如圖所示，電荷定向運動時所受洛倫茲力的矢量和，在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力。按照這個思路，請你嘗試由安培力的表達式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達式。（2）經(jīng)典物理學(xué)認為金屬導(dǎo)體中恒定電場形成穩(wěn)恒電流。金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下，定向運動形成電流。自由電子在定向運動的過程中，不斷地與金屬離子發(fā)生碰撞。碰撞后自由電子定向運動的速度變?yōu)榱?，將能量轉(zhuǎn)移給金屬離子，使得金屬離子的熱運動更加劇烈，這就是焦耳熱產(chǎn)生原因。某金屬直導(dǎo)線電阻為R，通過的電流為I。請從宏觀和微觀相結(jié)合的角度，證明：在時間t內(nèi)導(dǎo)線中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2Rt（可設(shè)電子與離子兩次碰撞的時間間隔t0,碰撞時間忽略不計，其余需要的物理量可自設(shè)）?！敬鸢浮浚?）①②見解析（2）見解析【解析】【詳解】(1）①金屬導(dǎo)線單位體積內(nèi)電子個數(shù)在時間t內(nèi)流過導(dǎo)線橫截面的帶電粒子數(shù)N=通過導(dǎo)線橫截面的總電荷量Q=Ne導(dǎo)線中電流I=聯(lián)立以上三式可以推導(dǎo)出I=②導(dǎo)線受安培力大小F安=BIL。長L的導(dǎo)線內(nèi)總的帶電粒子數(shù)N=nSL又I=電荷定向運動時所受洛倫茲力的矢量和，表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力，即Nf=F安聯(lián)立以上三式可以推導(dǎo)出洛倫茲力的表達式f=evB（2）方法1：設(shè)金屬導(dǎo)體長為L，橫截面積為S，兩端電壓為U，導(dǎo)線中的電場強度E=設(shè)金屬導(dǎo)體中單位體積中的自由電子數(shù)為n，則金屬導(dǎo)體中自由電子總數(shù)設(shè)自由電子的帶電量為e，連續(xù)兩次碰撞時間間隔為t0，定向移動的平均速度為υ，則一次碰撞的能量轉(zhuǎn)移一個自由電子在時間t內(nèi)與金屬離子碰撞次數(shù)為金屬導(dǎo)體中在時間t內(nèi)全部自由電子與金屬離子碰撞，產(chǎn)生的焦耳熱又U=IR聯(lián)立解以上各式推導(dǎo)得方法2：設(shè)金屬導(dǎo)體長為L，橫截面積為S，兩端電壓為U，導(dǎo)線中的電場強度E=設(shè)金屬導(dǎo)體中單位體積中的自由電子數(shù)為n，則金屬導(dǎo)體中自由電子數(shù)在純電阻電路中，電流做的功等于焦耳熱，即Q=W電流做的功等于電功率乘時間W=Pt電功率等于電場力對長為L的導(dǎo)線中所有帶電粒子做功功率的總和自由電子受的電場力F=Ee又U=IR聯(lián)立解以上各式推導(dǎo)得10．電動自行車是目前一種較為時尚的代步工具，某廠生產(chǎn)的一種電動自行車，設(shè)計質(zhì)量（包括人）為m＝90kg，動力電源選用能量存儲量為“36V、15Ah”（即輸出電壓恒為36V，工作電流與工作時間的乘積為15Ah）的蓄電池（不計內(nèi)阻），所用電源的額定輸出功率P電＝180W，由于電動機發(fā)熱造成的損耗（其他損耗不計），自行車的效率為η＝80%，如果自行車在平直公路上行駛時所受阻力跟行駛速率和自行車對地面的壓力的乘積成正比，即Ff＝kmgv，其中g(shù)取10m/s2，k＝10﹣3s?m﹣1．求：（1）該自行車保持額定功率行駛的最長時間和自行車電動機的內(nèi)阻；（2）自行車在平直的公路上能達到的最大速度；（3）有人設(shè)想改用太陽能電池給該車供電，其他條件不變，已知太陽輻射的總功率P0＝41026W，太陽到地球的距離r＝1011m，太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%．則此設(shè)想所需的太陽能電池板的最小面積?！敬鸢浮浚?）2h， 。（2）m/s。（3）101m2【解析】【詳解】（1）根據(jù)公式：P＝IU，I＝5A，再根據(jù)電池容量可得：t2h。P熱＝P電﹣80%P＝I2r解得內(nèi)阻為：r＝。（2）經(jīng)分析可知，當自行車以最大功率行駛且達勻速時速度最大，因此有：F牽＝kmgvm而 F牽，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得：vm＝4m/s。（3）當陽光垂直電池板
電大資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1