高考物理部分电路欧姆定律试题(有答案和解析).docx

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高考物理部分电路欧姆定律试题（有答案和解析）
一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律
地球表面附近存在一个竖直向下的电场，其大小约为100V/m。在该电场的作用下，大气中正离子向下运动，负离子向上运动，从而形成较为稳定的电流，这的已知条件进行解决．
如图甲所示，半径为r的金属细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(k>0,且为已知的常量)。
已知金属环的电阻为R。根据法拉第电磁感应定律，求金属环的感应电动势E感和感应电流I；
麦克斯韦电磁理论认为：变化的磁场会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，称为感生电场或涡旋电场。图甲所示的磁场会在空间产生如图乙所示的圆形涡旋电场，涡旋电场的电场线与金属环是同心圆。金属环中的自由电荷在涡旋电场的作用下做定向运动，形成了感应电流。涡旋电场力F充当非静电力，其大小与涡旋电场场强E的关系
感
满足F二qE。如果移送电荷q时非静电力所做的功为W,那么感应电动势E
图甲图乙
1
请推导证明：金属环上某点的场强大小为E=-kr；
2
经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞。在考虑大量自由电子的统计结果时,电子与金属离子的碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力，其大小可表示为f二bv(b>0,且为已知的常量)。已知自由电子的电荷量为e,金属环中自由电子的总数为N。展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型，并在此基础上，求出金属环中的感应电流/。
宏观与微观是相互联系的。若该金属单位体积内自由电子数为门，请你在(1)和
(2)的基础上推导该金属的电阻率p与n、b的关系式。
(3)P二
b
ne2
knr2丫kNe2
【答案】⑴气=knr21=~R(2)a-见解析；b・1卞
【解析】试题分析(1)根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律即可求解感应电流；(2)根据电流的定义式，及自由电子在电场力作用下沿环运动的情况求出环形电流的表达式；
利用前两问的结论，结合电阻定律即可求出电阻率。
厂A①ABnr2,
⑴根据法拉第电磁感应定律有：E感==~^t=kRr2
根据欧姆定律有：
knr2
R
(2)。一个自由电子在电场力的作用下沿圆环运动
一周
电场力做的功：W=eE-2nr
解得：
WeE-2nr
==2nrE
ee
又因为：E=knr2
感
1
所以：E=kr
，导体对电子的阻力f二bv。
沿切线方向，根据牛顿第二定律有：bv-eE=0
1
又因为：Ekr
2
ker
解得：V二~2b
2nr4nb电子做匀速圆周运动的周期T二二-
vke
kNe2
4nb
knr2kNe2
⑶由⑴和⑵中的结论可知〒=石b
设金属导线的横截面积为S,
2nr
所以P
2nrbS
Ne2
又因为N=S-2nr-nb
解得：P=一
ne2
【点睛】考查法拉第电磁感应定律的应用,掌握电路欧姆定律、电阻定律,电流的定义式,注意符号之间的运算正确性,及物理模型的架构与物理规律的正确选用是解题的关键．
如图甲所示，电源由n个电动势E=""V、内阻均为r(具体值未知)的电池串联组成，合上开关，在变阻器的滑片C从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化如图乙中I、口、皿所示，电表对电路的影响不计。(I图为输出功率与路端电压关系曲线；口图为路端电压与总电流关系图线；皿图为电源的输出效率与外电阻的关系图线)
甲乙
求组成电源的电池的个数以及一个电池的内阻；
求滑动变阻器的总阻值；
⑶写出图I、口中a、b、c三点的坐标(不要求计算过程).
【答案】(1)n=4,r=；(2用盲80；⑶a点坐标为(,)；b点的坐标为(3V,)；c点的坐标为(,)。
【解析】试题分析：(1)设串联的电池个数为n,，内阻为nr；由图I可知，当变阻器的电阻与电池的内阻相等时，变阻器的电功率P=,
E?-(TIX1占卩尸
即4_一4厂=；

由图口可知，当变阻器的电阻为0时，电路中的电流为3A,故3A$，故
r=；
联立得n=4,—个电池的内阻为r=。
R
由图皿可知，当变阻器的阻值最大时，电源的效率为80%,故"：?，"=80%，
解之得R=8Q；
图口中a点的坐标是变阻器的阻值最大时对应的电流与电压值。
E6V
电流la=「八…；路端电压为Ua