高中物理焦耳定律试题

如图所示，一电荷量q=＋3×10^-5C的小球，用绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中的O点。电键S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角θ=37⁰。已知两板间距d=0.1m，电源电动势E=15V，内阻r=0.5Ω，电阻R₁=3Ω，R₂=R₃=R₄=8Ω，。取g=10m/s²，已知sin37⁰=0.6,cos37⁰=0.8。求：

（1）电源的输出功率；
（2）两板间的电场强度的大小；
（3）带电小球的质量。

如图所示电路，电源内阻，，，灯L标有“3V  1.5W”字样，滑动
变阻器最大值为R，当滑片P滑到最右端A时，电流表读数为1A，此时灯L恰好正常发光，试求：
（1）电源电动势E；
（2）当滑片P滑到最左端B时，电流表读数；
（3）当滑片P位于滑动变阻器的中点时，滑动变阻器上消耗的功率。

在如图所示的U—I图像中，直线a为某电源的路端电压U与干路电流I的关系图像，直线b为某电阻R的伏安特性曲线。用该电源和电阻R连接成闭合电路，由图像可知(        )

A．R的阻值1.5 Ω

B．电源电动势为3V，内电阻为0.5 Ω

C．电源的输出功率为3.0 W

D．电阻R的电功率为1.5 W

如图甲所示，倾角为的光滑斜面上有两个宽度均为d的磁场区域I、Ⅱ，磁感应强度大小都为B，区域I的磁感应强度方向垂直斜面向上，区域Ⅱ的磁感应强度方向垂直斜面向下，两磁场区域间距为d。斜面上有一矩形导体框，其质量为m，电阻为R，导体框ab、cd边长为，bc、ad边长为d。刚开始时，导体框cd边与磁场区域I的上边界重合；t=0时刻，静止释放导体框；t₁时刻ab边恰进入磁场区域Ⅱ，框中电流为；随即平行斜面垂直于cd边对导体框施加力，使框中电流均匀增加，到t₂时刻框中电流为I₂。此时，ab边未出磁场区域Ⅱ，框中电流如图乙所示。求：

(1)在0~t₂时间内，通过导体框截面的电荷量；
(2)在0-t₁时间内，导体框产生的热量；
(3)在t₁-t₂时间内，导体框运动的加速度。

如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R₁=21Ω，电动机绕组的电阻R₀=0.5Ω，电键S₁始终闭合。当电键S₂断开时，电阻R₁的电功率是525W；当电键S₂闭合时，电阻R₁的电功率是336W，求

（1）电源的内电阻；
（2）当电键S₂闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。

如图所示电路中，电源内阻r=2Ω，电动机内电阻R=1Ω，当S₁闭合，S₂断开时，电源电功率P=80W，电源的输出功率P₀=72W，当S₁和S₂均闭合时，电动机正常工作，流过定值电阻R₀的电流I₀=1.5A。求：

（1）电源电动势E和定值电阻R₀
（2）电动机正常工作时输出功率P_出

在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L₁、L₂、L₃为三个特殊材料制成的相同规格的小灯泡，这种灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关S闭合稳定后：(      )

A．L1、L2、L3的电阻相同

B．L3两端的电压为L1的2倍

C．通过L3的电流是L1的2倍

D．L3消耗的功率为0.75W

如图，竖直平面内放着两根间距L = 1m、电阻不计的足够长平行金属板M、N，两板间接一阻值R= 2Ω的电阻，N板上有一小孔Q，在金属板M、N及CD上方有垂直纸面向里的磁感应强度B₀= 1T的有界匀强磁场，N板右侧区域KL上、下部分分别充满方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B₁=3T和B₂=2T。有一质量M = 0.2kg、电阻r =1Ω的金属棒搭在MN之间并与MN良好接触，用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动，当金属棒达最大速度时，在与Q等高并靠近M板的P点静止释放一个比荷的正离子，经电场加速后，以v =200m/s的速度从Q点垂直于N板边界射入右侧区域。不计离子重力，忽略电流产生的磁场，取g=。求：

（1）金属棒达最大速度时，电阻R两端电压U；
（2）电动机的输出功率P；
（3）离子从Q点进入右侧磁场后恰好不会回到N板，Q点距分界线高h等于多少。

某同学将一直流电源的总功率P_E、输出功率P_R和电源内部的发热功率P_r随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如右图中的a、b、c所示。则下列说法中正确的是

A.图线b表示输出功率P_R随电流I变化的关系
B.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C 三点，这三点的纵坐标一定满足关系P_A＝P_B＋P_C
C.图中a线最高点对应的功率为最大输出功率
D.b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比为1:2，纵坐标之比为 1:4

如图所示，两平行导轨间距L＝0.1m，足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹角θ＝30°，垂直斜面方向向上的磁场磁感应强度B＝0.5T，水平部分没有磁场．金属棒ab质量m＝0.005kg、电阻r＝0.02Ω，运动中与导轨始终接触良好，并且垂直于导轨．电阻R＝0.08Ω，其余电阻不计．当金属棒从斜面上离地高h＝1.0m以上的任何地方由静止释放后，在水平面上滑行的最大距离x都是1.25m．取g＝10m/s²，求：

（1）金属棒在斜面上的最大速度；
（2）金属棒与水平面间的动摩擦因数；
（3）从高度h＝1.0m处滑下后电阻R上产生的热量．

“、”的电风扇，线圈电阻为，当接上电压后，求：
（1）电风扇发热功率；
（2）电风扇转化为机械能的功率
（3）如接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。

电阻R和电动机M串联接到电路中，如右图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作．设电阻R和电动机M两端的电压分别为U₁和U₂，经过时间t，电流通过电阻R做功为W₁，产生热量为Q₁，电流通过电动机做功为W₂，产生热量为Q₂.则有(  )

A．U1＜U2，Q1＝Q2	B．U1＝U2，Q1＝Q2
C．W1＝W2，Q1＞Q2	D．W1＜W2，Q1＜Q2

浙江省“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0.4Ω.已知水的密度为1×10³kg/m³，重力加速度取10m/s².求：
(1)电动机内阻消耗的热功率；
(2)将蓄水池蓄入864m³的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)．

(8分)如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L=0.50m，导轨平面与水平面间夹角θ=37°，N、Q间连接一个电阻R=5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1.0T。将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.50，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s=2.0m。已知g=10m/s²，sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：

(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；
(2)金属棒达到cd处的速度大小；
(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量。

进入21世纪，低碳环保、注重新能源的开发与利用的理念，已经日益融入生产、生活之中。某节水喷灌系统如图所示，喷口距地面的高度h=1.8m，能沿水平方向旋转，喷口离转动中心的距离a=1.0m水可沿水平方向喷出，喷水的最大速率v₀=10m/s，每秒喷出水的质量m₀=7.0kg。所用的水是从井下抽取的，井中水面离地面的高度H=3.2m，并一直保持不变。水泵由电动机带动，电动机电枢线圈电阻r=5.0Ω。电动机正常工作时，电动机的输入电压U=220V，输入电流I=4.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的最大输入功率。水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效率。（计算时π取3，球体表面积公式）试求：

⑴求这个喷灌系统所能喷灌的最大面积S；
⑵假设系统总是以最大喷水速度工作，求水泵的抽水效率η；
⑶假设系统总是以最大喷水速度工作，在某地区将太阳能电池产生的电能直接供该系统使用，根据以下数据求所需太阳能电池板的最小面积S_min。
（已知：太阳光传播到达地面的过程中大约有30％的能量损耗，太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳能电池的能量转化效率约为15％。）