高考物理压轴题专项练习：电流 欧姆定律 含答案.pdfVIP

高考物理压轴题专项练习：电流欧姆定律

一、解答题(共20小题)

1.放射性同位素电具有工作时间长、可靠性高和体积小等优点，是航天、深海、医学等领域的重

要新型电源，也是我国近年重点科研攻关项目。某同学设计了一种利用放射性元素6衰变的电,

该电采用金属空心球壳结构，如图1所示，在金属球壳内部的球心位置放有•小块与球壳绝缘

的放射性物质，放射性物质与球壳^间是直空的。球心处的放射件物质的原子核发牛6或变发射

出电子，已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N,射出电子的最小动能为三，最大动能

为之。在由和%之间，任意相等的动能能显•区间4E内的电子数相同。为了研究方便，假设所

有射出的电子都是沿着球形结构径向运动，忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。

元电荷为e,a和b为接线柱。

(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理昂:，要在解题中做必要的说明)

图1

(1)原子核是由质子汨和中子和等核子组成的，说明衰变的电子是如何产生的。

(2)求Q、b之间的最大电势差以及将Q、b短接时回路中的电流/短。

(3)在a、b间接上负载时，两极上的电压为U,通江负载的电流为几论证电流大小/随电

压U变化的关系，并在图2中画出I与U关系的图线△

0£u

图2

(4)若电源的电流保持恒定且与负载电阻无关，则可称之为恒流源。请分析负载电阻满足什么

条件时该电源可视为恒流源。

2.宏观问题是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究,

找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质、

(1)如图所示，一段长为L、横截面积为S的圆柱形金属导体，在其两端加I上恒定电压，金属

导体中产生恒定电流/。已知该金属导体中单位体积内的自由电子数昂:为n,自由电子的质量

为?n、电量为e。

L

①请根据电流的定义，求金属导体中自由电子定向移动的平均速率以

经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的

性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的驱动下开始定向移动，然后与导体

中可视为不动的粒子碰撞，碰撞后电子沿导体方向定向移动的速率变为零，然后再加速、

再碰撞……，自曰电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的就是定向移

动的臼由电子与不动的粒子的碰撞。假设自由电子连续两次碰撞的平均时间间隔为to,

碰撞时间不计，不考虑白由电子之间的相互作用力C请根据以上描述构建物理模型，推导

金属导体两端电压u的大小和金属导体的电阻R,

(2)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零。将•个闭合超导金属圆环水平放置在匀强

磁场中，磁感线垂直于圆环平面，逐渐降低温度使超导环发生由正常态到超导态的转变后突

然撤去磁场，此后若环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。为探究该圆环在超导状

态的电阻率上限P,研究人员测得撤去磁场后环中电流为/,并经过•年多的时间t未检测出

电流变化。实际上仪器只能检测出大于4的电流变化，其中山《/,当电流的变化小于4

时，仪器检测不出电流的变化，研究人员便认为电流没有变化。设该超导圆环粗细均匀，环

中单位体积内参与导电的电子数为n,电子质量为m、电荷量为e,环中定向移动的电子减

少的动能全部转化为圆环的内能。试用上述给出的各物理铝，推导出P的表达式。

3.卫星在一定高度绕地心做圆