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2024年高考物理试题分类-恒定电流

考点1电路的基本概念和原理

1.（2024江西，7，4分）石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图（a）所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当I=1.00×10-3A时，测得U-B关系图线如图（b）所示，元电荷e=1.60×10-19C，则此样品每平方米载流子数最接近（）

A.1.7×1019 B.1.7×1015

C.2.3×1020 D.2.3×1016

【答案】D

【审题指导】人教版教材中建立立体流体模型，推导出了电流的微观表达式I=nqvS，其中n指单位体积内的自由电荷数。借鉴教材知识，可推导得出I=nevb，n为单位面积内的自由电荷数。

【解析】设电子定向移动的平均速率为v，样品每平方米电子数为n，建立平面流体模型，t时间内通过样品的电荷量为nevtb，由电流的定义式得I=nevtbt=nevb，稳定时电子受力平衡，有eUb=evB，联立解得U=IneB，由题图（b）可知U-B图线的斜率k=80mV290

2.(2024北京,12,3分)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动,滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接;固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好,且不计摩擦;两个电源的电动势E相同,内阻不计。两弹簧处于原长时,M位于R的中点,理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时,指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上,则下列说法正确的是()

A.若M位于R的中点右侧,P端电势低于Q端

B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大,但不成正比

C.若电压表指针位于表盘左侧,则物体速度方向向右

D.若电压表指针位于表盘左侧,则物体加速度方向向右

【答案】D

【解析】Q端电势不变,M位于R中点时P端电势与Q端电势相等,若M向右移动,P端电势升高,可得P端电势高于Q端电势,A错误。取向右为正方向,设R的总长度为l0,M下端点所在位置相对R中点的位移为x,轻弹簧的劲度系数为k;对滑块(设其质量为m),由牛顿第二定律可得加速度a=-2kxm;P、Q两端的电势差UPQ=2xl0E;联立可得UPQ=-maEkl0,所以电压表的示数与加速度的大小成正比,B错误。若电压表指针位于表盘左侧,则P端电势低于Q端电势,说明M位于R中点的左侧,滑块所受合力向右,滑块加速度方向向右,物体加速度方向向右

3.(2024广西,6,4分)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体,总长度为1.00m,接入图甲电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙,则导体L1、L2的电阻率之比约为()

A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3

【答案】B【解析】根据电阻定律可知,电阻R=ρxS,结合欧姆定律U=IR可得U=IρSx,则题图乙中U-x图线的斜率k=IρS∝ρ(点拨:两导体横截面相同,题图甲中电路电流恒定),U-x图线斜率在x=0.25m时发生变化,说明此刻电阻率发生了变化,即导体L1长0.25m,导体L2长0.75m,可知导体L1、L2的电阻率之比ρ1ρ

4.(2024海南,16,10分)虚接是常见的电路故障,如图所示,电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接,造成了该处接触电阻的阻值在0~240Ω之间不稳定变化,可等效为电阻RC,已知M、N两端电压U=220V,A与B的电阻RA=RB=24Ω,求:

(1)M、N间电阻R的变化范围;

(2)当RC=240Ω,电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。

【答案】(1)12Ω≤R≤22Ω(2)16.7W

解析(1)根据串并联电路的规律有1R=1R

解得R=RA(

可知当RC=0时,R最小,最小值为12Ω

当RC=240Ω时,R最大,最大值为22Ω

所以M、N间电阻的变化范围为12Ω≤R≤22Ω。

(2)当RC=240Ω时,流过电热器B的电流IB=U

电热器B消耗的功率PB=IB2

代入数据解得PB≈16.7W。

考点2闭合电路欧姆定律

实验微专题11电学实验基础

1.[2024广东,11(2),2分]在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中,某同学用50分度的游标卡尺测量一圆柱体的长度,示数如图甲所示,图乙为局部放大图,读数为cm。?

【答案】4.110

【解析】游标卡尺的读数=主尺