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时间:2020-12-12
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1、高考物理稳恒电流易错剖析含解析一、稳恒电流专项训练1.对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质.(1)一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e.该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v.(a)求导线中的电流I;(b)将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=F.(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量.为简化问题,我
2、们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系.(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)【答案】(1)InvSe证明见答案(2)PF1nm2S3【解析】1aQne[v(St)],代入则InvSe()()电流I,又因为QIt(b)F安=BIL,nvSeF安=BnvSeL;因为总的自由电子个数N=nSL,每个自由,代入则:电子受到洛伦兹力大小f=Bve,所以F=Nf=BnvS
3、eL=F安,即F安=F.(2)气体压强公式的推导:设分子质量为m,平均速率为v,单位体积的分子数为n;建立图示柱体模型,设柱体底面积为S,长为l,则lt柱体体积VSl柱体内分子总数N总nV因分子向各个方向运动的几率相等,所以在t时间内与柱体底面碰撞的分子总数为’1N总=N总设碰前速度方向垂直柱体底面且碰撞是弹性的,则分子碰撞器壁前后,总动量的变化量为p2mN总,依据动量定理有Ftp又压力Ftp由以上各式得单位面积上的压力F0F1nm2S3【点评】本题的第1题中两问都曾出现在课本中,例如分别出现在人教版选修3-1.P42,选修3-1P.42,这两个在上
4、新课时如果老师注意到,并带着学生思考推导,那么这题得分是很容易的.第2问需要利用动量守恒知识,并结合热力学统计知识,通过建立模型,然后进行推导,这对学生能力要求较高,为了处理相应问题,通过建模来处理问题.在整个推导过程并不复杂,但对分析容易对结果造成影响的错误是误认为所有分析都朝同一方向运动,而不是热力学统计结果分子向各个运动方向运动概率大致相等,即要取总分子个数的1.6【考点定位】电流微观表达式、洛伦兹力推导以及压强的微观推导.2.四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某
5、地要把河水抽高20m,进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380V,此时输入电动机的电功率为19kW,电动机的内阻为0.4。已知水的密度为,重力加速度取102。求(1)电动机内阻消耗的热功率;(2)将蓄水池蓄入864的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。【答案】(1)pr1103W(2)t2104s【解析】试题分析:(1)设电动机的电功率为P,则P=UI设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则Pr=I2r代入数据解得Pr1103W(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t.已知抽水高度为h,
6、容积为V,水的密度为,则M=V设质量为M的河水增加的重力势能为Ep,则Ep=Mgh设电动机的输出功率为P0,则P0=P-Pr?根据能量守恒定律得P0t60%80%=Ep代入数据解得t2104s。考点:能量守恒定律、电功、电功率【名师点睛】根据电动机的功率和电压求解出电流,再根据焦耳定律求解发热功率;水增加的重力势能等于消耗的电能(要考虑效率),根据能量守恒定律列式求解;本题关键是根据能量守恒定律列方程求解,要熟悉电功率和热功率的区别。3.环保汽车将为2008年奥运会场馆服务.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m3103kg.当它在水平路面上以v
7、=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300V.在此行驶状态下(1)求驱动电机的输入功率P;电(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与车重的比值(g取10m/s2);(3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需的太阳能电池板的最小面积.结合计算结果,简述你对该设想的思考.已知太阳辐射的总功率P041026W,太阳到地球的距离,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.【答案】(1)P电1.5103W(2)
8、f/mg0.045(3)S101m2【解析】试题分析:⑴P电IU1.5103W⑵P机0.9P电Fvfvf0.
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