高二物理 恒定电流和静电场复习讲义.docx
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高二物理恒定电流和静电场复习讲义
高二物理恒定电流和静电场复习
1.电阻R和电动机M串联接到电路中,如图9所示,
已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等,电键接通后,电动
机正常工作,设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和
U2,经过时间t,电流通过电阻R做功为W1,产生热量为Q1,
电流通过电动机做功为W2,产生热量为Q2,则有( )图9
A.U1 C.W1=W2,Q1>Q2D.W1 答案 A 解析 电动机是非纯电阻,其两端电压U2>IR=U1,B错;电流做的功W1=IU1t,W2=IU2t,因此W1 2.一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流I随它两端的电压U的关系图象如图甲所示, 将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上,如图乙所示,三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图丙所示的电路,仍然接在该电源的两端,设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2,它们之间的大小关系为( ) A.P1=4P2B.PD C.P1>4P2D.PD>P2 解析: 当三个电阻并联接到电压为U的电源上时,消耗的功率都是P,说明此时三个电阻的阻值相等,因此两 个定值电阻R1=R2,有P= .若将它们连接成如题图丙所示的电路,仍然 接在该电源的两端,则R2与D并联的阻值小于电阻R1,所以R1两端电压U1> U,D与R2两端电压U2< U,由D的I-U图象可知,电压越小,D的电阻越大,所以此时RD>R2.设题图丙中总电流为I,则流过R2的电流I2> I,由P=I2R得P1<4P2,选项A、C错误.由P= 得: PD 答案: B 图4 3.(2011·济宁模拟)如图4所示的电路中,灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的,现在突然灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是( ) A.R3断路 B.R1短路 C.R2断路 D.R1、R2同时短路 解析: 灯泡A变暗,灯泡B变亮,说明流过灯泡A的电流减小,流过灯泡B的电流增大.若R3断路,电源的路端电压增大,流过灯泡A、B的电流均增大;若R1短路,电源的路端电压减小,流过R3的电流减小,流过灯泡A、B的电流增大;若R2断路,电源的路端电压减小,灯泡A和电阻R1两端的电压增大,电路中的总电流减小,流过R3的电流增大,流过灯泡A的电流减小,灯泡B两端的电压增大,流过灯泡B的电流增大;电阻R1、R2同时短路,灯泡B不亮.正确选项为C. 答案: C 4.(石家庄第二十四中模拟试题)某同学设计了一个转向灯电路(图9),其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源.当S置于位置1时,以下判断正确的是( ) A.L的功率小于额定功率 B.L1亮,其功率等于额定功率 C.L2亮,其功率等于额定功率 D.含L支路的总功率较另一支路的大 5.如图2-35所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电路中O点接地,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,M、N两点电势变化情况是(BE) A.都升高B.都降低 C.M点电势升高,N点电势降低 D.M点电势降低,N点电势升高 E.M点电势的改变量大于N点电势的改变量 6.现有经过精确校准的电压表V1和V2,当分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时,如图所示,读数分别为12.7V和12.3V,则( ) ①a、b间的实际电压略大小12.7V ②a、b间的实际电压略小于12.3V ③电压表V1的内阻大于V2的内阻 ④电压表V1的内阻小于V2的内阻 A.①③B.②④ C.①④D.②③ 解析: 并联电压表后,使a、b间的电阻变小,从而使a、b间的电压变小,即电压表的示数比a、b间没有接电压表时的实际电压略小些,而且,电压表的内阻越大,电压表的示数越大,越接近于a、b间没接电压表时的实际值.故电压表V1的内阻较大,a、b间的实际电压略大于12.7V.故①③正确,选项A正确. 答案: A 7.如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时,发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是 A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮 B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮 C.ΔU1<ΔU2 D.ΔU1>ΔU2 解: 滑动变阻器的触片P从右端滑到左端,总电阻减小,总电流增大,路端电压减小。 与电阻蝉联串联的灯泡L1、L2电流增大,变亮,与电阻并联的灯泡L3电压降低,变暗。 U1减小,U2增大,而路端电压U=U1+U2减小,所以U1的变化量大于U2的变化量,选BD。 8.(2012·合肥质检)如图8所示电路中,电源电动势为E、内阻为r,电阻R3为定值电阻,R1、R2为滑动变阻器,A、B为电容器两个水平放置的极板。 当滑动变阻器R1、R2的滑动触头处于图示位置时,A、B两极板间的带电油滴静止不动。 则下列说法中正确的是( ) 图8 A.把R2的触头向右缓慢移动时,油滴向下运动 B.把R1的触头向右缓慢移动时,油滴向上运动 C.缓慢增大极板A、B间的距离,油滴静止不动 D.缓慢减小极板A、B的正对面积,油滴向上运动 解析: 选B 因为滑动变阻器R2与平行板电容器串联,故无论R2变大还是变小,电容器两极板间的电压都等于路端电压,故A错误;当滑动变阻器R1的滑动触头向右移动时,接入电路的电阻变大,则电路的总电阻变大,电流变小,内电压变小,路端电压变大,电容器两极板间的电压变大,所以电场力变大,油滴向上运动,故B正确;当增大极板间的距离时,因为电压不变,由E= ,电场强度变小,故电场力变小,油滴向下运动,C错误;当减小极板的正对面积时,因为电压不变,A、B两极板间距离不变,则电场力不变,油滴静止不动,故D错误。 9.(2014·广东卷)如图所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电量为+Q的小球P,带电量分 别为-q和+2q的小球M和N,由绝缘细杆相连,静止在桌面上,P与M相距L,P、M和N视为点电荷,下列说法正确的是( ) A.M与N的距离大于L B.P、M和N在同一直线上 C.在P产生的电场中,M、N处的电势相同 D.M、N及细杆组成的系统所受合外力为零 解析: 将M、杆、N看作整体,M、N分别所受P施加的库仑力必为一对等大反向的平衡力,选项B正确,由k =k ,得r= L,∴MN=( -1)L 答案: BD 10.[2010·安徽高考]如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部.闭合电键S,小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是( ) A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大 B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小 C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大 D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小 解析: 本题主要考查带电体在电场中的平衡问题,意在考查考生对物体平衡、电容器等知识的理解和应用.小球受重力、电场力、悬线的拉力而处于平衡状态,设悬线与竖直方向的夹角为θ,则tanθ= = ,cosθ= ,由闭合电路欧姆定律知增大R2时,定值电阻两端电压减小,则θ减小,cosθ增大,F减小,B正确;而改变R1对定值电阻两端电压不起作用. 答案: B 11.电荷量为q=1×10-4C的带正电的小物块置于绝缘粗糙水平面上,所在空间存在沿水平方向始终不变的电场,电场强度E的大小与时间t的关系和物块的速度v与时间t的关系分别如图6甲、乙所示,若重力加速度g取10m/s2,根据图象所提供的信息,下列说法正确的是( ) 甲 乙 图6 A.物块在4s内的总位移x=6m B.物块的质量m=0.5kg C.物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2 D.物块在4s内电势能减少14J 答案 ACD 解析 由题图乙可知,物块前2s做匀加速直线运动,在2s~4s做匀速直线运动,根据v-t图象所围面积可求得前2s位移x1=2m,2s~4s位移x2=4m,总位移为x=6m,A正确.0~2s内,由牛顿第二定律得qE1-μmg=ma,① 且a= =1m/s2,② 2s后物块做匀速运动,有qE2=μmg③ 由题图甲知E1=3×104N/C、E2=2×104N/C,联立①②③可得m=1kg,μ= =0.2,B错误,C正确.又因为电势能的减少量等于电场力所做的功,即ΔEp=W=E1qx1+E2qx2=14J,D正确. 12.(多选)如图3所示是阴极射线示波管的聚焦电场.实线为电场线,虚线为等差等势线,A、B、C为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,不计电子的重力,则( ). 图3 A.电场中A点的电势高于C点的电势 B.电子在A点处的动能大于在C点处的动能 C.电子在B点的加速度大于在C点的加速度 D.电子在B点的电势能大于在C点的电势能 解析 沿着电场线电势降低,则φA<φC,A错误;由A到C电场力对电子做正功,由动能定理知,EkC>EkA,B错误;B处的电场线较密,电场强度较大,电场力较大,故加速度较大,C正确;负电荷在电势低处电势能大,φB<φC,故电子在B点的电势能大于在C点的电势能,D正确.答案 CD 13. 图7-1-12 (2012·安康模拟)如图7- 1-12所示,一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上,电源电动势E=30V,内阻r=1Ω,用理想电压表测出电动机两端电压U=10V,已知电动机线圈电阻RM=1Ω,则下列说法中正确的是( ) A.通过电动机的电流为10A B.电动机的输入功率为20W C.电动机的热功率为4W D.电动机的输出功率为16W 9.【解析】 由E=30V、电动机两端电压10V可得 R和电源内阻上分担电压为20V,则I= A=2A,A错;电动机输入功率P=UI=10V×2A=2 0W,B正确;P热=I2RM=4×1W=4W,C正确;P输出=P-P热=20W-4W=16W,D正确. 【答案】 BCD 14.如图所示电路中,电阻R1=R2=R3=10Ω,电源内阻r=5Ω,电压表可视为理想电表.当开关S1和S2均闭合时,电压表的示数为10V.求: (1)通过电阻R2的电流为多大? (2)路端电压为多大? (3)电源的电动势为多大? (4)当开关S1闭合而S2断开时,电压表的示数变为多大? 解析: (1)I2= = A=1A. (2)路端电压等于外电路电压,故 U=I2 =1×(10+5)V=15V. (3)又U=E-I2r,故E=U+I2r=15V+1×5V=20V. (4)当开关S1闭合而S2断开时,电路是R1、R2串联再与电源构成闭合电路,电压表示数等于外电路电压. U= (R1+R2)= ×20V=16V. 答案: (1)1A (2)15V (3)20V (4)16V 15.如图所示,电路中电源电动势为E,内阻不计.水平放置的平行金属板A、B间的距离为d,板长为L.在A板的左端且非常靠近极板A的位置,有一质量为m、电荷量为-q的小液滴以初速度v0水平向右射入两板间.(重力加速度用g表示)则: (1)若使液滴能沿v0方向射出电场,电动势E1应为多大? (2)若使液滴能从B板右端边缘射出电场,电动势E2应为多大? 解析: (1)I= = ,∴UAB=IR= E1 由于平衡mg= =q ① 由①得E1= .② (2)由于液滴从B板边缘飞出,利用平抛规律有: L=v0t③ d= at2④ -mg=ma⑤ 又UBA′= E2⑥ 联立③④⑤⑥式得E2= . 答案: (1) (2) 16.(2014·保定一模)如图,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆ab,其下端(b端)距地面高度h=0.8m.一质量为1kg的带电小环套在直杆上,正以某速度沿杆匀速下滑,小环离杆后正好通过b端的正下方c点处.(取b点为零势能点,g取10m/ s2)求: (1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向; (2)小环在直杆上运动时的动能; (3)小环从b到c运动 过程中的机械能最小值. 解析: (1)由题意知小环带负电;小环沿ab杆匀速下滑,小环共受3个力,可知qE=mg,小 环离开直杆后,只受重力和电场力, F合= mg=ma,a= g=10 m/s2,方向垂直于杆向下. (2)小环离开杆做类平抛运动. 平行于杆的方向做匀速运动: h=vt, 垂直于杆的方向做匀加速直线运动: h= at2. 又因为: Ek= mv2, 解得: Ek=2J. (3)根据能量守恒,机械能最小值E=Ek-Ep 电势能: Ep= mv12 v1=vcos45° 解得: E=1 J 答案: (1)10 m/s2 垂直于杆向下 (2)2J (3)1J 17.如图7所示,两平行金属板A、B长为L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒子电荷量为q=1.0×10-10C,质量为m=1.0×10-20kg,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2.0×106m/s,粒子飞出电场后经过界面MN、PS间的无电场区域,然后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右侧点电荷的电场分布不受界面的影响).已知两界面MN、PS相距为12cm,D是中心线RO与界面PS的交点,O点在中心线上,距离界面PS为9cm,粒子穿过界面PS做匀速圆周运动,最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上.(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,粒子的重力不计) 图7 (1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远? 到达PS界面时离D点多远? (2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹. (3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小. 解析 (1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离(侧向位移): y= at2 a= = L=v0t 则y= at2= ( )2=0.03m=3cm 粒子在离开电场后将做匀速直线运动,其轨迹与PS交于H,设H到中心线的距离为Y,则有 = ,解得Y=4y=12cm (2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(图略) (3)粒子到达H点时,其水平速度vx=v0=2.0×106m/s 竖直速度vy=at=1.5×106m/s 则v合=2.5×106m/s 该粒子在穿过界面PS后绕点电荷Q做匀速圆周运动,所以Q带负电 根据几何关系可知半径r=15cm k =m 解得Q≈1.04×10-8C 答案 (1)12cm (2)见解析 (3)负电 1.04×10-8C
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- 高二物理 恒定电流和静电场复习讲义 物理 恒定 电流 和静 电场 复习 讲义