高考试题分类汇编 电路

2010年高考物理试题分类汇编——电路

(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图所示,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别为a η、b η.由图可知a η、b η 的值分别为

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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),根据图象可知U a =E 32 U b =E 3

1,所以选项D 正确。 (上海理综)41.中国馆、世博中心和主题馆等主要场馆,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%, 已知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。

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答案:1.9×1014

(上海理综)42.各场馆的机器人非常引人注目。在下图设计的机器人模块中,分别填 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,听到呼唤声就来为你服务。

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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)。

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(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根据公式P= 计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)如果该电动机的效率为η,汽车运动的速度为v,则汽车的牵引力为。

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

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(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.电动机的自动控制电路如图所示,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 ;当光照射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;若 要提高光照时电动机启动的灵敏度,可以___2R 的阻值(填“增大”或“减小”)。

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【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,所以是“或门”。

因为若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,所以要增大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,框架的电阻非均匀分布,将质量m=0.1kg ,电阻可忽略的金属棒ab 放置在框架上,并且框架接触良好,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 ?=V 2'02212222240318.85*10/M

BLs R S cm p pal ml m R R q SE c N m E θθ?μμεε-=======?V 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,所以F=BIL

又E BLv I R R ==,所以0.4BLv BLat R t I I

=== 且212S at =,得22

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

(2)221112

x at t =-=-,得1t x =-,所以0.41R x =-。 (3)错误之处:因框架的电阻非均匀分布,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,所以c c It q 4.04.01=?==。

本题考查电磁感应、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)如图所示,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.

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(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,则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 =

(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分量为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:

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(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,2P I R =

得 2BdvS P R d RS ρ??= ?+??

(四川卷)24.(19分)如图所示,电源电动势015E V =。内阻01r =Ω,电阻 1230,60R R =Ω=Ω。间距0.2d 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1B 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 =。

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(1)当R x =29Ω时,电阻2R 消耗的电功率是多大?

(2)若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?, 则R x 是多少?

【答案】⑴0.6W ;⑵54Ω。

【解析】⑴闭合电路的外电阻为

4960

306030292121=+?+=++=R R R R R R x Ω ① 根据闭合电路的欧姆定律

3.01

4915=+=+=r R E I A ② R 2两端的电压为

6303.015)(2=?-=+-=r R I E U x V ③

R 2消耗的功率为

6.060

62

2222===R U P W ④ ⑵小球进入电磁场做匀速圆周运动,说明重力和电场力等大反向,洛仑兹力提供向心力,根据牛顿第二定律

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°,根据几何关系得

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.如图所示,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,分别用相同材料,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别为1v 、2v ,在磁场中运动时产生的热量分别为1Q 、2Q 。

不计空气阻力,则

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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),所以安培力224B l vS F ρ

=,此时加速度F a g m ==,且04m S l ρ=? (0ρ为材料的密度),所以加速度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,所以Q 1< Q 2。正确选项D 。

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