初中物理焦耳定律试题

中国24岁的青年科学家曹原研究发现，石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象。根据　　定律可知，如果用超导材料输送电能，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。

如图电路中，电阻 $R_l$的阻值为 $2\Omega$，当开关闭合后，电压表 $V_1$的示数为 $1V$， $V_2$的示数为 $2V$．求：

（1）电源两端的电压；

（2）通过 $R_1$的电流和 $R_2$的阻值；

（3） $R_2$在 $1\mathit{min}$内产生的热量。

（1）如图1为一个装满水盖上硬纸片后倒置的杯子，请在纸片下表面 $O$点处画出纸片受到大气压力 $F$的示意图；

（2）图2是“探究电流通过导体产生热量与电阻关系”的实物电路，请用笔画线代替导线完成电路连接。

1840年英国物理学家　　最先精确地确定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，其表达式为： $Q=$　　。

初中学过的物理定律有：牛顿第一定律、光的反射定律、欧姆定律、　　定律和　　定律。

如图所示，是探索焦耳定律的实验装置，已知 $R_1<R_2$，闭合开关后，通过两端电阻丝的电流 $I_1$　　 $I_2$，电阻丝两端的电压 $U_1$　　 $U_2$。

电炉丝通过导线接到电路里，通过电炉丝和导线的电流大小　　，由于电炉丝的电阻比导线的电阻大，导致电炉丝产生的热量比导线产生的热量　　。

在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中：

（1）如图所示，两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气，两个容器中的电阻丝 $R_1$、 $R_2(R_1<R_2)$串联接到电源两端。电阻丝 $R_1$和 $R_2$串联的原因是保证　　相同， $U$形管中液面高度的变化反映　　。

（2）通电 $10s$，观察到图中两侧 $U$形管中液面高度的变化不同，这说明：电流产生的热量与　　有关。

（3）在研究电流产生的热量与电流的关系时，将一个电阻与电阻丝 $R_2$并联，通电 $10s$，左侧 $U$形管中液面高度的变化比（2）中左侧 $U$形管中液面高度变化　　（选填“大”或“小” $)$。

小明家新买了一款电热水器（内有电加热管），洗澡前只需几分钟就可以把水烧热，但他发现和热水器相连的导线却不太热，当他洗完热水澡后没有擦干，走出浴室后他用电风扇吹干时却感觉很冷。请问这都是怎么回事？

在赤峰市某中小学科技小制作活动中，小华同学设计了一个简易的能调节亮度的小台灯，原理图如图所示，其中灯泡 $L$上标有“ $6V6W$”字样。当开关 $S$接 $a$时， $L$恰好正常发光；当开关 $S$接 $b$时， $L$中的电流为 $0.2A$． $R_1$为定值电阻，且电源电压和小灯泡 $L$电阻保持不变。求：

（1）小灯泡 $L$的电阻及电源电压；

（2） $R_1$的阻值；

（3）开关 $S$接 $b$时，小灯泡 $L$的实际功率；

（4）开关 $S$接 $b$时， $10s$时间内 $R_1$上产生的热量。

如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密闭着等量的空气， $R_1=R_2=R_3$，当开关 $S$闭合后，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．该实验装置是探究电流通过电阻时产生的热量与电阻大小的关系

B．通过电阻 $R_1$和 $R_2$的电流相等

C．通电一段时间后，右边 $U$形管内液面的高度差比左边小

D．该实验装置是利用 $U$形管中液体的热胀冷缩来反映电阻放出热量的多少的

如图所示的装置中，三个完全相同的烧瓶 $A$、 $B$、 $C$内都盛有质量和初温均相等的液体，其中 $A$、 $B$烧瓶装的是水， $C$烧瓶中装的是煤油， $A$、 $B$、 $C$瓶中电阻丝的阻值分别为 $R_A$、 $R_B$、 $R_C$，且 $R_A>R_B=R_C$．合上开关 $S$通电一定时间后，下列关于该实验探究的说法，错误的是（均不计热损失，比热容 $c_{水}>c_{\mathit{煤油}}\mathrm{）}($　　 $)$

A．电流通过导体时，电能转化成内能，这种现象叫电流的热效应

B．在 $A$、 $B$两烧瓶中，相同的时间内， $A$烧瓶中的电阻产生的热量多

C． $B$、 $C$两烧瓶可探究不同物质的吸热能力

D． $B$、 $C$两烧瓶加热相同的时间， $B$瓶中温度计的示数高

如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关 $S$，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是 $($　　 $)$

①实验说明电路超负荷运行会引起安全事故

②实验中通过熔丝的电流大于铜丝

③通电相同的时间，熔丝所产生的热量多于铜丝

④随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关

A．只有①②B．只有①③④C．只有②③④D．①②③④都正确

如图所示，电源电压恒定， $R_1$、 $R_2$为定值电阻， $R_2=20\Omega$，灯泡 $L$标有“ $6V3W$”字样。

（1）当 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合时，灯泡 $L$正常发光，电流表示数为　　 $A$，电路消耗的总功率为　　 $W$；

（2）当 $S$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，电压表示数为 $2V$，则 $R_1$的阻值为　　 $\Omega$，通电 $1\mathit{min}{R}_1$产生的热量为　　 $J$。

中国95后的天才科学家曹原，在2018年3月5日，成功实现了石墨烯的“超导电实验”，破解了困扰全球物理学界107年的难题，为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑，超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站，如图所示，发电机提供的电压 $U=250V$，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输电线的总电阻 $R_0=0.15\Omega$．闭合开关 $S$，若发电机提供给电路的总功率 $P=50\mathit{kW}$，求：

（1）通过输电线的电流和输电线上损耗的热功率 $P_0$；

（2）用户得到的功率 $P_1$和输电效率 $\eta$；

（3）若将输电线改为超导输电线，在保证用户得到以上功率不变的情况下（此时可在用电器前端加一调压装置，以保证用电器能正常工作），与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率 $P_2=1\mathit{kW}$的电饭煲正常工作多少天？（假设电饭煲每天工作2小时）