2018年高考物理1.5轮资料汇编专题09恒定电流试题精选精练

【解析】(1)电动机消耗的电功率P=IU=110X5.0W=550W电提升重物做功的功率P机=mgv=45X10X0.7W=315W.(2)电动机输出的机械功率P=P/n=450W机根据能量守恒原理IU=P+l2RIU-P5.0X110-450R=二Q=4.0Q.如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈所围的面S二200cm2，匝数n二1000，线圈电阻r二1.00.线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R二4.00.匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：(1)在t=2.0s时刻，通过电阻R的感应电流的大小.(2)在t=5.0s，电阻R消耗的电功率.(3)在(3)在0〜6.0s内整个闭合电路中产生的热量.答案】(1)I=0.2A(2)2.56W(3)7.2J1【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律，0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电(B-B)(B-B)S40—At1AqE二N二二n1At1根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流.解得I二0.2A.1(2)由图象可知，在4.0s~6.0s时间内，线圈中产生的感应电动势.aqq-qE=n=n—64.2AtAt22根据闭合电路欧姆定律，t=5.0s时闭合回路中的感应电流.二0.8A电阻消耗的电功率P=12R=2.56W.22(3)根据焦耳定律，0~4.0s内闭合电路中产生的热量.Q=12(r+R)At=0.8J.1114.0~6.0s内闭合电路中产生的热量.Q=12(r+R)At=6.4J.2220~6.0s内闭合电路中产生的热量．Q=Q+Q=7.2J.12如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距力i,导轨平面与水平面成e=37。角，下端连接阻值为三的电阻.匀强］磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻三消耗的功率为二节，求该速度的大小；在上问中，若=2Q，金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向.(g取10rn/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)答案】(1)4m／s2；2)10m/s；(3)0.4T；磁场方向垂直导轨平面向上解析】(1)金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律由①式解得“=10X(0.6—0.25X0.8)m/s2=4m/S2②(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为J所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡m哲sin6—/^Kg'cos&—F=0③此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻卫消耗的电功率:m=P④由③、④两式解得m/s=10m/sF0.2x10x(0.6-0.25x0.8)⑤设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B丁vBl1=⑥—弋⑦由⑥、⑦两式解得B二晋=誤T=0.4T⑧磁场方向垂直导轨平面向上考点：导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律【名师点睛】本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势、牛顿第二定律。属于中等难度的题目,解这类问题的突破口为正确分析安培力的变化,根据运动状态列方程求解。开始下滑时,速度为零,无感应电流产生,因此不受安培力,根据牛顿第二定律可直接求解加速度的大小；金属棒下滑速度达到稳定时,金属棒所受合外力为零,根据平衡条件求出安培力。如图所示，电阻不计的“Z”形足够长且平行的导轨，间距L=1m,导轨倾斜部分的倾角Q=53°,并与定值电阻R相连，整个空间存在着B=5T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场.金属棒ab、cd的阻值Rb=Rd=R，cd棒质量m=1kg,ab棒光滑，cd与导轨间动摩擦因数“=0.3,设最大静摩擦力等于abcd滑动摩擦力，g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6，求:(l)ab棒由静止释放，当滑至某一位置时，cd棒恰好开始滑动，求这一时刻ab棒中的电流;(2)若ab棒无论从多高的位置释放，cd棒都不动，分析ab棒质量应满足的条件;⑶若cd棒与导轨间的动摩擦因数“工0.3,ab棒无论质量多大、从多高的位置释放，cd棒始终不动，求cd棒与导轨间的动摩擦因数“应满足的条件.

【答案】（1）3.34A；（2）m<2.08kg；（3）0.75ab解析】（1）cd棒刚要开始滑动时，其受力分析如图所示。由平衡条件得：由平衡条件得：N-mg-BI^L^53z=0又因为：联立以上三式，得I=1.67A,cd所以：I=21=3.34Aabcd（2）ab棒在足够长的轨道下滑时，最大安培力要使cd棒不能滑动，需：cd要使cd棒不能滑动，需：cd棒所受最大安培力应为由以上两式联立解得：m<2.08kgab（3）ab棒下滑时，cd棒始终静止，有：尊卩--七-二沁汀>F*cos53°cos53°卩—吨+码巫拧竺+锁拧解得：当ab棒质量无限大，在无限长轨道上最终一定匀速运动，安培力F趋于无穷大，cd棒所受安培力F'亦AAcos530趋于无穷大，有：—=0.75。sin530考点：电磁感应——功能问题【名师点睛】本题是复杂的电磁感应现象，是电磁感应与力学知识、电路的综合，要能够正确地受力分析抓住临界情况，结合共点力平衡和能量守恒进行求解。如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里，弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为20,已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm,闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm,重力加速度大小取10m/s2判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．【答案】金属棒的质量为0.01kg【解析】依题意，幵关闭合后，电流方向从b到无由左手定则可知，金属棒所受安培力方向竖直向下。幵关断幵时，两弾酱各自相对于其原长伸长为扯a.由胡克定律和力的平衡条件得2AAI1=mg式中，血为金属棒的质量，k是弹普的劲度系数，呂是重力扣速度的犬小。幵关闭合后，金属棒所受安培力的大小^F=BIL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了ga,由胡克定律和力的平衡条件得2凰A<+A4)=卿+F③由欧姆定律有E=IR式