2020年高考物理试题分类汇编：电路(带详细解析)

2020年高考物理试题分类汇编：电路（带详细解析）

〔新课标卷〕19.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如下图，图中U 为路端电压，I 为干路电流，a 、b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分不为a η、b η.由图可知a η、b η的值分不为

A 、34、14

B 、13、23

C 、12、12

D 、23、13

答案：D 解析：电源效率E U =

η，E 为电源的总电压〔即电动势〕，依照图象可知U a =E 32 U b =E 3

1，因此选项D 正确。 〔上海理综〕41．中国馆、世博中心和主题馆等要紧场馆，太阳能的利用规模达到了历届世博会之最，总发电装机容量达到4.6×103kW 。设太阳能电池板的发电效率为18%，地球表

面每平方米接收太阳能的平均辐射功率为 1.353kW ，那么所使用的太阳能电池板的总面积为 m 2。

答案：1.9×1014

〔上海理综〕42．各场馆的机器人专门引人注目。在以下图设计的机器人模块中，分不填入传感器和逻辑门的名称，使该机器人能够在明亮的条件下，听到呼吁声就来为你服务。

答案：光；声；与〔&〕

〔上海理综〕44．在世博园区，运行着许多氢燃料汽车，其动力来源是氢燃料电池〔结构如图〕。

〔1〕以下是估测氢燃料电池输出功率的实验步骤：

①把多用表的选择开关调至电流档，并选择恰当量程，串联在电路中。读出电流I；

②把多用表的选择开关调至电压档，把红、黑表笔并联在电动机两端，其中红表笔应该接在图中〔填〝A〞或〝B〞〕端。读出电压U；

③重复步骤①和②，多次测量，取平均值；

④依照公式P= 运算氢燃料电池输出功率。

〔2〕在上述第②步中遗漏的操作是；

〔3〕假如该电动机的效率为η，汽车运动的速度为v，那么汽车的牵引力为。

答案：〔1〕A；UI；(2)选择恰当量程；〔3〕

UI v η

〔上海物理〕5. 在图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是

〔A〕○A变大，○V变大〔B〕○A变小，○V变大

〔C〕○A变大，○V变小〔D〕○A变小，○V变小答案：B

解析：电阻变大，电流变小，电压变大。

〔上海物理〕23.电动机的自动操纵电路如下图，其中H R 为热敏电阻，1R 为光敏电阻，当温度升高时，H R 的阻值远小于1R ；当光照耀1R 时，其阻值远小于2R ，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选____门逻辑电路；假设要提高光照时电动机启动的灵敏度，能够___2R 的阻值〔填〝增大〞或〝减小〞〕。

【解析】为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，即热敏电阻或光敏电阻的电阻值小时，输入为1，输出为1，因此是〝或门〞。

因为假设要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较小即光敏电阻较大时输入为1，输出为1，因此要增大2R 。

〔上海物理〕32.〔14分〕如图，宽度L=0.5m 的光滑金属框架MNPQ 固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小B=0.4T ，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非平均分布，将质量m=0.1kg ，电阻可忽略的金属棒ab 放置在框架上，同时框架接触良好，以P 为坐标原点，PQ 方向为x 轴正方向建立坐标，金属棒从01x m =处以02/v m s =的初速度，沿x 轴负方向做2

2/a m s =的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求：

〔1〕金属棒ab 运动0.5m ，框架产生的焦耳热Q ；

〔2〕框架中aNPb 部分的电阻R 随金属棒ab 的位置x 变化的函数关系；

〔3〕为求金属棒ab 沿x 轴负方向运动0.4s 过程中通过ab 的电量q ，某同学解法为：先算出金属棒的运动距离s ，以及0.4s 时回路内的电阻R ，然后代入 q=BLs R R ?=2'02212222240318.85*10/M BLs R S cm p pal ml m R R q SE c N m E θθ?μμεε-=======?求解。指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。

解析：

〔1〕F a m =，0.2F ma N == 因为运动中金属棒仅受安培力作用，因此F=BIL

又E BLv I R R ==，因此0.4BLv BLat R t I I

=== 且212S at =，得22

S t s a == 因此2220.40.2Q I Rt I t J ==?=

〔2〕221112

x at t =-=-，得1t x =-，因此0.41R x =-。 〔3〕错误之处：因框架的电阻非平均分布，所求R 是0.4s 时回路内的电阻R ，不是平均值。

正确解法：因电流不变，因此c c It q 4.04.01=?==。

此题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。难度：难。

〔天津卷〕11.〔18分〕如下图，质量m 1=0.1kg ，电阻R 1=0.3Ω，长度l=0.4m 的导体棒ab 横放在U 型金属框架上。框架质量m 2=0.2kg ，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，相距0.4m 的MM ’、NN ’相互平行，电阻不计且足够长。电阻R 2=0.1Ω的MN 垂直于MM ’。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T 。垂直于ab 施加F=2N 的水平恒力，ab 从静止开始无摩擦地运动，始终与MM ’、NN ’保持良好接触，当ab 运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10m/s 2.

〔1〕求框架开始运动时ab 速度v 的大小；

〔2〕从ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的热量Q=0.1J ，求该过程ab 位移x 的大小。

解析：〔1〕ab 对框架的压力

11F m g = ①

框架受水平面的支持力

21N F m g F =+ ②

依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，那么框架受到最大静摩擦力

2N F F μ= ③

ab 中的感应电动势

E Blv =

④ MN 中电流

12E I

R R =+ ⑤

MN 受到的安培力

F IlB =安 ⑥

框架开始运动时

2F F =安 ⑦

由上述各式代入数据解得

6/v m s =

⑧ 〔2〕闭合回路中产生的总热量

122R R Q Q R +=总 ⑨

由能量守恒定律，得

2112Fx m v Q =+总 ⑩

代入数据解得

1.1x m =

⑾ 〔重庆卷〕23.〔16分〕法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图可用题23图表示，两块面积均为S 的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d 。水流速度处处相同，大小为v ，方向水平。金属板与水流方向平行。

地磁场磁感应强度的竖直重量为B ，水的电阻为p ，水面上方有一阻值为R 的电阻通过绝缘导线和电建K 连接到两金属板上。忽略边缘效应，求：

〔1〕该发电装置的电动势；

〔2〕通过电阻R 的电流强度；

〔3〕电阻R 消耗的电功率。

解析：

〔1〕由法拉第电磁感应定律，有E Bdv =

〔2〕两板间河水的电阻

d r

S

ρ

=

由闭合电路欧姆定律，有

E BdvS

I

r R d RS

ρ

==

++

(3)由电功率公式，2

P I R

=

得

2

BdvS

P R

d RS

ρ

??

= ?

+

??

〔四川卷〕24.〔19分〕如下图，电源电动势

15

E V

=。内阻

1

r=Ω，电阻12

30,60

R R

=Ω=Ω。间距0.2

d m

=的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度1

B T

=的匀强磁场。闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度0.1/

m s

υ=沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入电路的阻值为R x，忽略空气对小球的作用，取2

10/

g m s

=。

〔1〕当R x=29Ω时，电阻

2

R消耗的电功率是多大？

〔2〕假设小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60?，那么R x是多少？

【答案】⑴0.6W；⑵54Ω。

【解析】⑴闭合电路的外电阻为

49

60

30

60

30

29

2

1

2

1=

+

?

+

=

+

+

=

R

R

R

R

R

R

x

Ω①

依照闭合电路的欧姆定律

3.0

1

49

15

=

+

=

+

=

r

R

E

I A ②

R2两端的电压为

6

30

3.0

15

)

(

2

=

?

-

=

+

-

=r

R

I

E

U

x

V ③

R2消耗的功率为

6.0

60

62

2

2

2

2

=

=

=

R

U

P W ④

⑵小球进入电磁场做匀速圆周运动，讲明重力和电场力等大反向，洛仑兹力提供向心力，依照牛顿第二定律

R v m Bqv 2= ⑤ mg q d

U =2 ⑥ 连立⑤⑥化简得 v BRdg U =

2 ⑦ 小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°，依照几何关系得

d R = ⑧

连立⑦⑧带入数据

41

.01004.0122=??==v g Bd U V 干路电流为

2.020

4122===R U I A ⑨ 5412

.04152=--=--=

r I U E R x Ω ⑩ 〔安徽卷〕20．如下图，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的但匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分不用相同材料，不同粗细的导线绕制〔Ⅰ为细导线〕。两线圈在距磁场上界面h 高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面。运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分不为1v 、2v ，在磁场中运动时产生的热量分不为1Q 、2Q 。不计空气阻力，那么

A ．1212,v v Q Q <<

B ．1212,v v Q Q ==

C ．1212,v v Q Q <>

D ．1212,v v Q Q =<

答案：D

解析：由于从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度v ，切割磁感线产生感应电流同时受到磁场的安培力22B l v F R =，又4l R S

ρ=〔ρ为材料的电阻率，l 为线圈的边长〕，因此安培力224B l vS F ρ=，现在加速度F a g m

==，且04m S l ρ=? (0ρ为材料的密度)，因此加速度20

16B v a g ρρ=-是定值，线圈Ⅰ和Ⅱ同步运动，落地速度相等v 1 =v 2。由能量守恒可得：21()2

Q mg h H mv =+-，(H 是磁场区域的高度)，Ⅰ为细导线m 小，产生的热量小，因此Q 1< Q 2。正确选项D 。