2.2 法拉第电磁感应定律（提高）同步作业—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 2.2 法拉第电磁感应定律（提高）同步作业—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 424.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-19 06:01:37 | ||
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文档简介
高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应
第2节 法拉第电磁感应定律（提高）
一、单项选择题
1．用同样材料和规格的导线做成的单匝圆环a和b，它们的半径之比ra：rb，＝3：1，连接两圆环的直导线的电阻不计，两直导线间的距离可忽略，图甲中圆环a处于均匀变化的磁场中，图乙中圆环b处于均匀变化的磁场中。已知两图中磁场的变化率相同，甲、乙两图中A、B两点间的电压大小之比false为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
2．如图所示，竖直放置的矩形导线框MNPQ边长分别为L和2L，M、N间连接水平的平行板电容器，两极板间距为d，虚线为线框中轴线，虚线右侧有垂直线框平面向里的匀强磁场。两极板间有一质量为m、电荷量为q的带负电油滴恰好处于平衡状态，已知重力加速度为g，则下列磁场磁感应强度大小B的变化情况及其变化率分别是（ ）
A．正在减小，false
B．正在减小，false
C．正在增强，false
D．正在增强，false
3．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，已知v1＝2v2，则在先后两种情况下（ ）
A．线圈中的感应电动势之比E1：E2＝1∶2
B．线圈中的感应电流之比I1∶I2＝1∶2
C．线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1
D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶2
4．如图所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L．一个边长为a的正方形导线框（L>2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ）
A．B．C．D．
5．有一变化的匀强磁场与图甲所示的圆形线圈平面垂直。规定磁场方向向里为正方向，从false经false流向false为电流的正方向。已知false中的感应电流false随时间false变化的图象如图乙，则磁场的变化规律可能与下图中一致的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形团合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度false向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论不正确的是（ ）
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值false
D．感应电动势平均值false
7．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω。规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．在时间0~5s内，I的最大值为0.1A
B．在第4s时刻，I的方向为顺时针
C．前2s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01C
D．第3s内，线圈的发热功率最大
8．如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为false，使该线框从静止开始绕过圆心O，垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率false的大小应为（ ）
A．false B．false C．false D．false
9．粗细均匀的电阻丝围成图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直线框平面向里，图中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L.现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法中正确的是（ ）
A．a、b两点间的电势差图①中最大
B．a、b两点间的电势差图②中最大
C．回路电流图③中最大
D．回路电流图④中最小
10．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。false时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在false到false的时间间隔内（ ）
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向
C．圆环中的感应电动势大小为false
D．圆环中的感应电流大小为false
二、多选题
11．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.2m，总电阻为0.01Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图甲所示，已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于false时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度的方向垂直于纸面向里
B．导线框运动的速度的大小为1m/s
C．磁感应强度的大小为0.05T
D．在false至false这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.01N
12．如图所示，两光滑平行金属导轨间距为false，直导线false垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线false一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度false向右做匀速运动时（ ）
A．电容器两端的电压为false
B．电阻两端的电压为false
C．电容器所带电荷量为false
D．为保持false匀速运动，需对其施加的拉力大小为false
13．如图甲所示，半径为r=1 m的电线圈处在匀强磁场中，磁场与线圈平面垂直，线圈的电阻R=10 Ω，磁场磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，以垂直线圈平面向里为磁场的正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．0~1 s内线圈中产生的电流沿逆时针方向，大小为0.314 A
B．0~2 s内感应电流的平均功率约为4. 9 W
C．2~3 s内感应电流的方向与3~4 s内感应电流方向相反
D．4~5 s内通过线圈截面的电荷量为false C
14．如图所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则（ ）
A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
B．回路中感应电流大小不变，为false
C．回路中感应电流方向不变，为C→D→R→C
D．回路中有周期性变化的感应电流
15．如图所示，abcd为用粗细均匀的同种材料制成的金属线框，其中ab的长度只有bc长度的一半。现将线框放在水平光滑绝缘的桌面上，在外力F的作用下让线框以速度匀速穿过右边两个磁感应强度大小相等、方向相反的磁场区域。若以图示位置开始计时，规定逆时针电流方向为正，磁感线向下穿过线框时的磁通量为正。则下列关于回路电流i、外力F大小、cb间的电势差Ucb及穿过线框的磁通量false随时间变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、填空题
16．如图所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为L；长为L、电阻为false的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为_____。
17．如图所示，质量为m、电阻为R、边长为l的正方形闭合单匝导线框，从距离有水平边界的匀强磁场上方某一高度h处由静止开始自由下落，磁感应强度为B，线框下落过程中其底边始终保持水平，线框平面保持与磁场方向垂直.为使该线框在进入磁场过程中做匀速运动，则它开始下落的高度false______.在线框全部进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量false________.
18．两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L，左端接一电阻R，其余电阻不计。长为2L的导体棒ab如图所示放置，开始时ab棒不导轨垂直，在ab棒绕a点紧贴导轨以角速度false顺时针旋转90°的过程中，通过电阻R的电流方向为_________（填“由上到下”或者“由下到上”）；电动势的最大值为_________；通过电阻R的电荷量是_________。
四、解答题
19．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度false，一端连接false的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度false。把电阻false的导体棒false放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨的电阻可忽略不计。在平行于导轨的拉力false作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度false。求：
(1)感应电流false和导体棒两端的电压false；
(2)拉力false的功率；
(3)电路中产生的热功率。
20．如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0．5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离为L2＝0．8 m，整个闭合回路的电阻为R＝0．2 Ω，磁感应强度为B0＝1 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m＝0．04 kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁场以false＝0．2 T/s的变化率均匀地增大．求：
(1)金属棒上电流的方向．
(2)感应电动势的大小．
(3)物体刚好离开地面的时间(g＝10 m/s2)．
21．如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里．一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻阻值为r，其余电阻不计。导体棒与圆形导轨接触良好。求
(1)在滑动过程中通过电阻r上的电流的平均值；
(2)MN从左端到右端的整个过程中，通过r上的电荷量；
(3)当MN通过圆导轨中心时，通过r上的电流是多少？
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
D
C
B
A
B
C
C
A
D
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BCD
AC
AD
BC
BC
三、填空题
16．false
17．false false
18．由上到下 false false
四、解答题
19．(1)1A；1V；(2)2W；(3)2W
【解析】
(1)导体棒false切割磁感，产生的感应电动势为false
闭合回路产生的感应电流为false
导体棒两端的电压false
(2)由于导体棒沿导轨向右匀速运动，有false
拉力F的功率false
(3)电路中产生的热功率false
20．（1）电流由a到d（2）0.08V（3）5s
【解析】
(1)由楞次定律可以判断，金属棒上的电流由a到d．
(2)由法拉第电磁感应定律得：false
(3)物体刚好离开地面时，其受到的拉力F＝mg
而拉力F又等于棒所受的安培力．
即mg＝F安＝BIL1
其中B＝B0＋falset I＝false
解得t＝5 s．
21．（1）false（2）false（3）false
【解析】
（1）由法拉第电磁感应定律可得false，则有false
而圆形面积为false
再由闭合电路欧姆定律可得false
（2）MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量false，而闭合电路欧姆定律可得false，由法拉第电磁感应定律可得false，所以false
（3）当导体棒MN通过圆导轨中心时，产生的感应电动势为false
由闭合电路欧姆定律可得false
第2节 法拉第电磁感应定律（提高）
一、单项选择题
1．用同样材料和规格的导线做成的单匝圆环a和b，它们的半径之比ra：rb，＝3：1，连接两圆环的直导线的电阻不计，两直导线间的距离可忽略，图甲中圆环a处于均匀变化的磁场中，图乙中圆环b处于均匀变化的磁场中。已知两图中磁场的变化率相同，甲、乙两图中A、B两点间的电压大小之比false为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
2．如图所示，竖直放置的矩形导线框MNPQ边长分别为L和2L，M、N间连接水平的平行板电容器，两极板间距为d，虚线为线框中轴线，虚线右侧有垂直线框平面向里的匀强磁场。两极板间有一质量为m、电荷量为q的带负电油滴恰好处于平衡状态，已知重力加速度为g，则下列磁场磁感应强度大小B的变化情况及其变化率分别是（ ）
A．正在减小，false
B．正在减小，false
C．正在增强，false
D．正在增强，false
3．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，已知v1＝2v2，则在先后两种情况下（ ）
A．线圈中的感应电动势之比E1：E2＝1∶2
B．线圈中的感应电流之比I1∶I2＝1∶2
C．线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1
D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶2
4．如图所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L．一个边长为a的正方形导线框（L>2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ）
A．B．C．D．
5．有一变化的匀强磁场与图甲所示的圆形线圈平面垂直。规定磁场方向向里为正方向，从false经false流向false为电流的正方向。已知false中的感应电流false随时间false变化的图象如图乙，则磁场的变化规律可能与下图中一致的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形团合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度false向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论不正确的是（ ）
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值false
D．感应电动势平均值false
7．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω。规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．在时间0~5s内，I的最大值为0.1A
B．在第4s时刻，I的方向为顺时针
C．前2s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01C
D．第3s内，线圈的发热功率最大
8．如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为false，使该线框从静止开始绕过圆心O，垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率false的大小应为（ ）
A．false B．false C．false D．false
9．粗细均匀的电阻丝围成图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直线框平面向里，图中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L.现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法中正确的是（ ）
A．a、b两点间的电势差图①中最大
B．a、b两点间的电势差图②中最大
C．回路电流图③中最大
D．回路电流图④中最小
10．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。false时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在false到false的时间间隔内（ ）
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流先沿逆时针方向，再沿顺时针方向
C．圆环中的感应电动势大小为false
D．圆环中的感应电流大小为false
二、多选题
11．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.2m，总电阻为0.01Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图甲所示，已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于false时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度的方向垂直于纸面向里
B．导线框运动的速度的大小为1m/s
C．磁感应强度的大小为0.05T
D．在false至false这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.01N
12．如图所示，两光滑平行金属导轨间距为false，直导线false垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线false一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度false向右做匀速运动时（ ）
A．电容器两端的电压为false
B．电阻两端的电压为false
C．电容器所带电荷量为false
D．为保持false匀速运动，需对其施加的拉力大小为false
13．如图甲所示，半径为r=1 m的电线圈处在匀强磁场中，磁场与线圈平面垂直，线圈的电阻R=10 Ω，磁场磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，以垂直线圈平面向里为磁场的正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．0~1 s内线圈中产生的电流沿逆时针方向，大小为0.314 A
B．0~2 s内感应电流的平均功率约为4. 9 W
C．2~3 s内感应电流的方向与3~4 s内感应电流方向相反
D．4~5 s内通过线圈截面的电荷量为false C
14．如图所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则（ ）
A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
B．回路中感应电流大小不变，为false
C．回路中感应电流方向不变，为C→D→R→C
D．回路中有周期性变化的感应电流
15．如图所示，abcd为用粗细均匀的同种材料制成的金属线框，其中ab的长度只有bc长度的一半。现将线框放在水平光滑绝缘的桌面上，在外力F的作用下让线框以速度匀速穿过右边两个磁感应强度大小相等、方向相反的磁场区域。若以图示位置开始计时，规定逆时针电流方向为正，磁感线向下穿过线框时的磁通量为正。则下列关于回路电流i、外力F大小、cb间的电势差Ucb及穿过线框的磁通量false随时间变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、填空题
16．如图所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为L；长为L、电阻为false的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为_____。
17．如图所示，质量为m、电阻为R、边长为l的正方形闭合单匝导线框，从距离有水平边界的匀强磁场上方某一高度h处由静止开始自由下落，磁感应强度为B，线框下落过程中其底边始终保持水平，线框平面保持与磁场方向垂直.为使该线框在进入磁场过程中做匀速运动，则它开始下落的高度false______.在线框全部进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量false________.
18．两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L，左端接一电阻R，其余电阻不计。长为2L的导体棒ab如图所示放置，开始时ab棒不导轨垂直，在ab棒绕a点紧贴导轨以角速度false顺时针旋转90°的过程中，通过电阻R的电流方向为_________（填“由上到下”或者“由下到上”）；电动势的最大值为_________；通过电阻R的电荷量是_________。
四、解答题
19．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度false，一端连接false的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度false。把电阻false的导体棒false放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨的电阻可忽略不计。在平行于导轨的拉力false作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度false。求：
(1)感应电流false和导体棒两端的电压false；
(2)拉力false的功率；
(3)电路中产生的热功率。
20．如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0．5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离为L2＝0．8 m，整个闭合回路的电阻为R＝0．2 Ω，磁感应强度为B0＝1 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m＝0．04 kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁场以false＝0．2 T/s的变化率均匀地增大．求：
(1)金属棒上电流的方向．
(2)感应电动势的大小．
(3)物体刚好离开地面的时间(g＝10 m/s2)．
21．如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里．一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻阻值为r，其余电阻不计。导体棒与圆形导轨接触良好。求
(1)在滑动过程中通过电阻r上的电流的平均值；
(2)MN从左端到右端的整个过程中，通过r上的电荷量；
(3)当MN通过圆导轨中心时，通过r上的电流是多少？
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
D
C
B
A
B
C
C
A
D
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BCD
AC
AD
BC
BC
三、填空题
16．false
17．false false
18．由上到下 false false
四、解答题
19．(1)1A；1V；(2)2W；(3)2W
【解析】
(1)导体棒false切割磁感，产生的感应电动势为false
闭合回路产生的感应电流为false
导体棒两端的电压false
(2)由于导体棒沿导轨向右匀速运动，有false
拉力F的功率false
(3)电路中产生的热功率false
20．（1）电流由a到d（2）0.08V（3）5s
【解析】
(1)由楞次定律可以判断，金属棒上的电流由a到d．
(2)由法拉第电磁感应定律得：false
(3)物体刚好离开地面时，其受到的拉力F＝mg
而拉力F又等于棒所受的安培力．
即mg＝F安＝BIL1
其中B＝B0＋falset I＝false
解得t＝5 s．
21．（1）false（2）false（3）false
【解析】
（1）由法拉第电磁感应定律可得false，则有false
而圆形面积为false
再由闭合电路欧姆定律可得false
（2）MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量false，而闭合电路欧姆定律可得false，由法拉第电磁感应定律可得false，所以false
（3）当导体棒MN通过圆导轨中心时，产生的感应电动势为false
由闭合电路欧姆定律可得false