高考物理穩(wěn)恒電流模擬試題及解析-資料下載頁
2025-04-05 04:43本頁面
【正文】 ，解答的關(guān)鍵是正確找出兩個支路的電流之間的關(guān)系．是一道很好的綜合題．13．如圖甲所示，發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具，它在飛起時能夠發(fā)光．某同學(xué)對竹蜻蜓的電路作如下簡化：如圖乙所示，半徑為L的金屬圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)上接有電阻均為r的三根導(dǎo)電輻條OP、OQ、OR，輻條互成120176。角．在圓環(huán)內(nèi)，圓心角為120176。的扇形區(qū)域內(nèi)存在垂直圓環(huán)平面向下磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個LED燈(可看成二極管，發(fā)光時電阻為r)．圓環(huán)及其它電阻不計，從輻條OP進入磁場開始計時．（1）順磁感線方向看，圓盤繞O1O2軸沿什么方向旋轉(zhuǎn)，才能使LED燈發(fā)光？在不改變玩具結(jié)構(gòu)的情況下，如何使LED燈發(fā)光時更亮？（2）在輻條OP轉(zhuǎn)過60176。的過程中，求通過LED燈的電流；（3）求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周，LED燈消耗的電能．【答案】（1）逆時針；增大角速度（2）（3）【解析】試題分析：（1）圓環(huán)轉(zhuǎn)動過程，始終有一條導(dǎo)電輻條在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，．由于二極管的單向?qū)щ娦裕挥修D(zhuǎn)軸為正極，即產(chǎn)生指向圓心的感應(yīng)電流時二極管才發(fā)光，根據(jù)右手定則判斷，圓盤逆時針旋轉(zhuǎn)．要使得LED燈發(fā)光時更亮，就要使感應(yīng)電動勢變大，即增大轉(zhuǎn)速增大角速度．（2）導(dǎo)電輻條切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢此時O點相當(dāng)于電源正極，P點為電源負(fù)極，電源內(nèi)阻為電源外部為二個導(dǎo)體輻條和二極管并聯(lián)，即外阻為．通過閉合回路的電流帶入即得流過二極管電流為（3）轉(zhuǎn)動過程始終有一個導(dǎo)電輻條在切割磁感線，所以經(jīng)過二極管的電流不變轉(zhuǎn)過一周所用時間所以二極管消耗的電能考點：電磁感應(yīng) 串并聯(lián)電路14．如圖，在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，兩根足夠長的平行光滑金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L．一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好．軌道和導(dǎo)體棒的電阻均不計．（1）如圖1，若軌道左端MP間接一阻值為R的電阻，導(dǎo)體棒在拉力F的作用下以速度v沿軌道做勻速運動．請通過公式推導(dǎo)證明：在任意一段時間Δt內(nèi)，拉力F所做的功與電路獲取的電能相等．（2）如圖2，若軌道左端接一電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源和一阻值未知的電阻．閉合開關(guān)S，導(dǎo)體棒從靜止開始運動，經(jīng)過一段時間后，導(dǎo)體棒達到最大速度vm，求此時電源的輸出功率．（3）如圖3，若軌道左端接一電容器，電容器的電容為C，導(dǎo)體棒在水平拉力的作用下從靜止開始向右運動．電容器兩極板電勢差隨時間變化的圖象如圖4所示，已知t1時刻電容器兩極板間的電勢差為U1．求導(dǎo)體棒運動過程中受到的水平拉力大小．【答案】（1）見解析（2）（3）【解析】試題分析：（1）導(dǎo)體棒切割磁感線導(dǎo)體棒做勻速運動又在任意一段時間Δt內(nèi)，拉力F所做的功電路獲取的電能可見，在任意一段時間Δt內(nèi)，拉力F所做的功與電路獲取的電能相等．（2）導(dǎo)體棒達到最大速度vm時，棒中沒有電流．電源的路端電壓電源與電阻所在回路的電流電源的輸出功率（3）感應(yīng)電動勢與電容器兩極板間的電勢差相等由電容器的Ut圖可知導(dǎo)體棒的速度隨時間變化的關(guān)系為可知導(dǎo)體棒做勻加速直線運動，其加速度由，則由牛頓第二定律可得：考點：感應(yīng)電動勢、電功、電功率、安培力．15．如圖所示，水平面內(nèi)固定的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌a、b、c，相距均為d=2m，導(dǎo)軌ac間橫跨一質(zhì)量為m=1kg的金屬棒MN，棒與導(dǎo)軌始終良好接觸．棒的總電阻r=2Ω，導(dǎo)軌的電阻忽略不計．在導(dǎo)軌bc間接一電阻為R=2Ω的燈泡，導(dǎo)軌ac間接一理想電壓表．整個裝置放在磁感應(yīng)強度B=2T勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下．現(xiàn)對棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始運動，已知施加的水平外力功率恒定，經(jīng)過t=2s時間棒的速度達到=3m/s且以后穩(wěn)定．試求：（1）金屬棒速度穩(wěn)定時施加的水平恒力F為多大?（2）水平外力F的功率為多少?（3）在此t=2s時間內(nèi)金屬棒產(chǎn)生的熱量是多少?【答案】（1）16N（2）48W（3）30．5J【解析】試題分析：（1）金屬棒速度達到穩(wěn)定，有：而，聯(lián)立得：F=16N（2）=48W（3）設(shè)小燈泡和金屬棒產(chǎn)生的熱量分別為、根據(jù)焦耳定律得知：由功能關(guān)系得：Pt=++代入數(shù)據(jù)得：=30．5J考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；焦耳定律；功能關(guān)系
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