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1、電阻定律電阻率進(jìn)階練習(xí)(三)一、多選題1. 關(guān)于電阻率,下列說(shuō)法正確的是()A. 電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度 L和橫截面積S有關(guān)B. 電阻率表征了導(dǎo)體材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,由導(dǎo)體的材料決定,與溫度有關(guān)C. 導(dǎo)體的電阻率越大,電阻也越大D. 某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻2. 一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線,兩端加上電壓U時(shí),通過(guò)導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為I,導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速度為v,若導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng),使其半徑變?yōu)樵瓉?lái)的,電阻變?yōu)樵瓉?lái)的16倍,再給它兩端加上電壓U,則()A. 導(dǎo)線內(nèi)單位體積內(nèi)的電子數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的B.通過(guò)導(dǎo)線的電流為C自由電子定向移動(dòng)的平均速率為D.自由電子定向移動(dòng)的平均速
2、率為3. 一根阻值為R的均勻電阻絲,在下列哪些情況下阻值仍為R(設(shè)溫度不變)()A當(dāng)長(zhǎng)度不變,橫截面積增大一倍時(shí)B.當(dāng)橫截面積不變,長(zhǎng)度增大一倍時(shí)c.當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面半徑都縮小一半時(shí)d. ''"i長(zhǎng)度和棧也in枳郵護(hù)丄、一人池.二、計(jì)算題4. 超導(dǎo)現(xiàn)象是20世紀(jì)人類重大發(fā)現(xiàn)之一,日前我國(guó)己研制出世界傳輸電流最大的高溫 超導(dǎo)電纜并成功示范運(yùn)行.(l )超導(dǎo)體在溫度特別低時(shí)電阻可以降到幾乎為零,這種性質(zhì)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究將 一個(gè)閉合超導(dǎo)金屬圈環(huán)水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感線垂直于圈環(huán)平面向上,逐漸降低溫度使環(huán)發(fā)生由正常態(tài)到超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變后突然撤去磁場(chǎng),若此后環(huán)中的電流不隨時(shí)間變化
3、則表明其電阻為零請(qǐng)指出自上往下看環(huán)中電流方向,并說(shuō)明理由.(2)為探究該圓環(huán)在超導(dǎo)狀態(tài)的電阻率上限p,研究人員測(cè)得撤去磁場(chǎng)后環(huán)中電流為I,并經(jīng)一年以上的時(shí)間 t未檢測(cè)出電流變化實(shí)際上儀器只能檢測(cè)出大于厶I的電流變化,其中 I vv I,當(dāng)電流的變化小于 I時(shí),儀器檢測(cè)不出電流的變化,研究人員 便認(rèn)為電流沒(méi)有變化設(shè)環(huán)的橫截面積為S,環(huán)中定向移動(dòng)電子的平均速率為v,電子質(zhì)量為m電荷量為e.試用上述給出的各物理量,推導(dǎo)出 p的表達(dá)式.(3)若仍使用上述測(cè)量?jī)x器,實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間依舊為t 為使實(shí)驗(yàn)獲得的該圓環(huán)在超導(dǎo)狀態(tài)的電阻率上限p的準(zhǔn)確程度更高,請(qǐng)?zhí)岢瞿愕慕ㄗh,并簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)現(xiàn)方法.三、綜合題5. 用密度
4、為d、電阻率為P、橫截面積為A的薄金屬條制成邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的閉合正方形框 abb'a' 如圖所示,金屬方框水平放在磁極的狹縫間,方框平面與磁場(chǎng)方向平行設(shè)勻強(qiáng) 磁場(chǎng)僅存在于相對(duì)磁極之間,其他地方的磁場(chǎng)忽略不計(jì)可認(rèn)為方框的aa'邊和bb'邊都處在磁極間,極間磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.方框從靜止開(kāi)始釋放,其平面在下落過(guò)程中保持水平(不計(jì)空氣阻力).(1) 求方框下落的最大速度Vm(設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域在豎直方向足夠長(zhǎng));(2) 當(dāng)方框下落的加速度為時(shí),求方框的發(fā)熱功率P; 已知方框下落的時(shí)間為t時(shí),下落的高度為h,其速度為vt(vtvvm).若在同一時(shí)間t內(nèi),方框內(nèi)產(chǎn)生的熱與一恒定電流10
5、在該框內(nèi)產(chǎn)生的熱相同,求恒定電流10的表達(dá)團(tuán)1裝査縱截面示意圖圖上裝置俯視示意圖參考答案【答案】1.BD2.BC3.CD4. 解:( 1)原磁場(chǎng)方向向上,故原磁通向上,減小,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向 也向上,故感應(yīng)電流為逆時(shí)針;(2) 設(shè)超導(dǎo)圓環(huán)周長(zhǎng)為 L,電阻為R,有:;由電流的微觀定義可知,超導(dǎo)圓滑中的電流l=neSv,而n、e、S均由導(dǎo)體材料自身決定的, 不會(huì)隨環(huán)境變化而變化, 故當(dāng)環(huán)中電流發(fā)生變化時(shí)必定是電子的定向移動(dòng)的速率 發(fā)生了變化,于是有厶1= neS?A v.設(shè)能量的損失E,由能量守恒定律有:,代入數(shù)據(jù),由于 I vv I 0,整理可得:,p =;(3) 由知,為增加p,
6、可以適當(dāng)增加厶I ;答: ( 1 )自上往下看環(huán)中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?理由如上;( 2) p 的表達(dá)式為;(3)為增加p,可以適當(dāng)增加厶I .5. 解: (1) 方框質(zhì)量 m=4LAd方框電阻方框下落速度為 v 時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=B?2Lv感應(yīng)電流方框下落過(guò)程,受到重力G及安培力F,G=mg=4LAdg,方向豎直向下安培力,方向豎直向上當(dāng)F=G時(shí),方框達(dá)到最大速度,即 V=Vm則方框下落的最大速度(2) 方框下落加速度為時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有 ,則方框的發(fā)熱功率(3) 根據(jù)能量守恒定律,方框重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化動(dòng)能和電流產(chǎn)生的熱量,所以有解得:恒定電流 I 0的表達(dá)式答: (1) 求方框下落
7、的最大速度為;方框的發(fā)熱功率P是;(3) 恒定電流 I 0的表達(dá)式為解析】1. 解:A、電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度 L和橫截面積S無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;B、 電阻率表征了導(dǎo)體材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,由導(dǎo)體的材料決定,與溫度有關(guān),故B正 確;C、導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體電阻率、導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積決定,導(dǎo)體的電阻率越大,電阻不一 定越大,故 C 錯(cuò)誤;D、 某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻,故D正確; 故選 BD電阻率是描述材料導(dǎo)電能力的物理量, 材料的電阻率由材料本身性質(zhì)決定, 與材料長(zhǎng)度 和橫截面積無(wú)關(guān),受溫度影響本題考查了影響電阻率的因素,是一道基礎(chǔ)題,熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題2. 解:A
8、、單位體積中自由移動(dòng)的電子數(shù)n不變,故A錯(cuò)誤.B、 電阻變?yōu)樵瓉?lái)的16倍,再給它兩端加上電壓 U,根據(jù)歐姆定律可知通過(guò)導(dǎo)線的電流 為,故B正確.C、 D電流I變?yōu)樵瓉?lái)的,橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的,單位體積中自由移動(dòng)的電子數(shù) n不變, 每個(gè)電子粒所帶的電荷量 e不變,由電流的微觀表達(dá)式 l=nevS可知,電子定向移動(dòng)的 速率變?yōu)樵瓉?lái)的,故 C正確,D錯(cuò)誤.故選: BC.3. 解:A、由R= 可知,長(zhǎng)度不變,橫截面積增大一倍時(shí),電阻變?yōu)樵瓉?lái)的一半,故A錯(cuò)誤;B、 當(dāng)長(zhǎng)度增大一倍時(shí),電阻變化原來(lái)的2倍,故B錯(cuò)誤;C、 當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面積都縮小一半時(shí),電阻不變,故C正確;D、 當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面積都擴(kuò)大一倍時(shí),電阻不變,故D正確;故選: CD.4.(1) 原磁場(chǎng)方向向上,減小時(shí),根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向后結(jié)合安培定 則判斷即可;(2) 根據(jù)電流的微觀表達(dá)式 l= neSv和焦耳定律以及能量守恒定律列式后聯(lián)立求解即可;( 3)根據(jù)第二問(wèn)的表達(dá)式討論即可.本題關(guān)鍵第二問(wèn)較難,要明確電流的能量損失的微觀意義,然后根據(jù)焦耳定律、能量守 恒定律列式求解.5. (
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