1、 专题专题 8 8 恒定电流恒定电流 1 （15 江苏卷） （8 分）小明利用如题 10-1 图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻 （1）题 10-1 图中电流表的示数为_A （2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出 U-I 图线 由图线求得：电动势 E=_V;内阻 r=_ （3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实 从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_ 答案： （1）0.44 （2）U-I图线见右图 1. 60 （1. 58 1. 62 都算对） 1.2（1.18 1.26 都算对） （3）干电
2、池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大. 解析：本题做图象时，纵轴的标度要注意，一是初始点不为 0 而是 1.0，二是每 5 个小格为 0.1 而不是 10 个小格，否则，不是图象画不全就是延长线到图象外才与纵轴相交.平常做作 业，学生常常认为作图象不要做，考试时就会了，本题图象说明，平常做作业，做图象题也 要做，否则，考试时画不好. 2.（15 江苏卷）做磁共振检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应 电流.某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成 单匝线圈，线圈的半径 r=5.0cm，线圈导线的横截面积 A= 2 0.80
3、cm，电阻率1.5m， 如图所示， 匀强磁场方向与线圈平面垂直， 若磁感应强度 B 在 0.3s 内从 1.5T 均匀地减小为 零，求（计算结果保留一位有效数字） （1）该圈肌肉组织的电阻 R； （2）该圈肌肉组织中的感应电动势 E； （3）0.3s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q. 解析： （1）由电阻定律得 A r R 2 ，代入数据得 3 106R (2)感应电动势 t rB E 2 ，代入数据得VE 2 104 (3) 由焦耳定律t R E Q 2 ，代入数据得JQ 8 108 3.（15 北京卷）如图所示， 其中电流表 A 的量程为 0.6A， 表盘均匀划分为 30 个小格， 每一小
4、格表示 0.02A； R1 的阻值等于电流表内阻的 1/2； R2 的阻值等于电流表内阻的 2 倍， 若用电流表 A 的表盘刻度表示流过接线柱 1 的电流值， 则下列分析正确的是 将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.04A B将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.02A C将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.06A D将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.01A 答案：C 解析：当接线柱 1 和 2 入电路时，R1 与电流表并联，并联后等效电阻为原来电流表电阻 1/3，量程扩大为原来的 3 倍，每个小格表示的电流应该是 0.06A.A、B 选项错误；
5、当接线 柱 1 和 3 连入电路时，R1 与电流表并联再整体与 R2 串联，但串联电阻对电流表量程无 影响，每个小格表示的电流仍然是 0.06A，故选项 C 正确. 4.（15 北京卷） （20 分）真空中放置的平行金属板可以作为光电转换装置，如图所示，光照 前两板都不带电.以光照射 A 板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出. 假设所有逸出的 电子都垂直于 A 板向 B 板运动， 忽略电子之间的相互作用.保持光照条件不变 ， a 和 b 为 接线柱. 已知单位时间内从 A 板逸出的电子数为 N，电子逸出 时的最大动能为 Ekm ，元 电荷为 e. ( 1 ) 求 A 板和 B 板之间的最大电
6、势差 ，以及将 a、b 短接时回路中的电流 I 短 ( 2 ) 图示装置可看作直流电源，求其电动势 E 和内阻 r. ( 3 ) 在 a 和 b 之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为 U，外电阻上的消耗电功率设 为 P； 单位时间内到达 B 板的电子，在从 A 板运动到 B 板的过程中损失的动能之和设为 EK . 请推导证明: P = EK . ( 注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明 ) 解析： (1) A 板中逸出的电子累积在 B 板上， 在 A、 B 两板间形成由 A 指向 B 的电场.从 A 板后 续逸出的电子在向 B 板运动的过程中会受到电场力
7、的阻碍作用而做减速运动.AB 间电压最 大值时，从 A 板逸出的最大动能的电子到 B 板时动能恰好为零. 根据动能定理 kmm EeU e E U km m 若将 a、b 短接，则两板间电势差为零，从 A 板逸出的电子均能完整通过整个回路，即短 路电流 Ne t Nte t Q I (2)当外电路断路时，A、B 两板间电压为该直流电源的电动势.E=Um= e Ekm 电源内阻 r= 2 km Ne E I E r 短 证明：设连接外电阻之后，单位时间内到达 B 板的电子个数为 / N ，则回路中电流 eN t teN t Q I / / 外电阻上消耗的电功率 P=UI 单位时间内到达 B 板的
8、电子，从 A 板运动到 B 板过程中损失的动能之和为 eUNENE / k / k 单个总 由式可得，P = EK 5.（15 福建卷） （12 分）某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如 图甲所示，现已完成部分导线的连接. 实验要求滑动变阻器的 滑片从左到右移动过程中， 电流表的示数从零开始逐渐增大.请按 此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接； 某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为 A 该小组描绘的伏安特性曲线如图丙所示， 根据图线判断， 将 只相同的小电珠并联后， 直接与电动势为 3V、内阻为 1 欧的电源组成闭合回路，可使小电珠的
9、总功率最大，其总功 率的值约为 W（保留两位小数） 答案： ：见解析；0.44A；4 2.25 解析：实物图如图所示；由图知电流表量程为 0.6A，所以读数为 0.44A；电源内阻为 1 欧， 所以当外电路总电阻等于电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电压等于 1.5V，由图知当小电珠电压等于 1.5V 时电流约为 0.38A，此时电阻约为， 并联后的总电阻为 1 欧，所以需要 4 个小电珠，小电珠消耗的总功率约为 . 6.（15 四川卷） （11 分）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动 势约 6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有：
10、电流表 A1（量程 030mA） ； 电流表 A2（量程 0100mA） ； 电压表 V（量程 06V） ； 滑动变阻器R1（阻值 05） ； 滑动变阻器R2（阻值 0300） ； 开关S一个，导线若干条. 某同学的实验过程如下： 设计如图 3 所示的电路图，正确连接电路. 将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录. 以U为纵轴，I为横轴，得到如图 4 所示的图线. 断开开关， 将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连， 其他部分保持不变.重复的步骤， 得到另一条U-I图线，图线与横轴I的交点坐标为（I0，0） ，与纵轴U的交点坐标为（0， U0）. 回答下列问
11、题： 电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 ； 由图 4 的图线，得电源内阻r ； 用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx ，代入数值可得Rx； 若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位 置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ，电压表示数变化范 围 .（选填“相同”或“不同” ） 答案：A2 R2 25 r 相同 不同 解析：根据题设条件中电池的电动势约为 6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，可 估算出电路中的电流为数十毫安， 因此电流表应选用 A2， 为了电路正常工作， 以及方便调节， 多测几组数据，滑动变阻器应选用 R2. 根据图
12、3 电路结构可知，电压表测量了电路的路端电压，电流表测量了电路的总电流，因 此图 4 中，图线斜率绝对值即为电源的内阻，有：r|k|25. 当改接电路后，将待测电阻与电源视为整体，即为一“等效电源” ，此时图线的斜率为等 效电源的内阻，因此有：rrRx|k|，解得：Rxr 0 0 I U 3 10)2060( 5 . 45 . 5 0 0 0 0 I U 0 0 I U 若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，电路的总电阻可变范围不变，因 此电流表的示数变化范围相同，Rx接在B、C之间时，电压表测量的是滑动变阻器两端的电 压，而Rx接在A、B之间时，电压表测量的是滑动变阻器与Rx
13、两端电压的和，由于对应某一 滑动变阻器阻值时，电路的电流相同，因此电压表的读数不同，所以电压表示数变化范围也 不同. 7.（15 安徽卷）一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积 自由电子数为n， 电子的质量为m， 电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时， 棒内产生电流， 自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为 A 2 2 mv eL B e Snmv2 Cnev D SL ev 答案：C 解析：根据电流的微观表达式Inesv、欧姆定律 U I R 、电阻定律 L R S 及电势差与 电场强度的关系UEL可得金属棒内的电场强度大小Enev，故答案为 C
14、 8.（15 新课标 2 卷）电压表满偏时通过该表的电流是半偏是通过该表的电流的两倍.某同学 利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下： 待测电压表（量程 3V，内阻约为 3000 欧） ，电阻箱 R0 (最大阻值为 99999.9 欧)，滑动变阻器 R1（最大阻值 100 欧，额定电压 2A） ，电源 E（电动 势 6V，内阻不计） ，开关两个，导线若干 （1）虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整 （2）根据设计的电路写出步骤_ _ _ （3） 将这种方法测出的电压表内阻记为R 1v与内阻的真实值Rv先比R1v_. Rv （添 “” “=”或“；见解析 解析： （1）实验电路如图所示 （2）移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关 S1、S2， 调节 R1， 使电压表指针满偏， 保证滑动变阻器的滑片的位置不变， 断开 S2， 调节电阻箱 R0， 是电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，即为测得的电压表内阻 （3）断开 S2，调节电阻箱使电压表呈半偏状态，电压表所在支路的总电阻增大，分得的电 压也增大，此时 R0 两端的电压大于电压表的半偏电压，故 RV R V
