高中物理焦耳定律试题

有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ＝0.314 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U＝100 V，I＝100 mA。

(1)求：该钻孔的深度。
(2)若截取一段含盐水的圆柱体与电动势为200 V、内阻为100 Ω的电源相连，通电10 min，当截取的圆柱体长度为多少时，盐水产生的热量最多，最多为多少？

在如图所示电路中，电源电动势E=15V、内阻r=1.0Ω，定值电阻R₁=29Ω，R₂=30Ω，R₃=60Ω。当开关闭合后，电阻R₃上消耗的电功率是多大？

如图，电路中电源电动势为3.0V，内阻不计，L₁、L₂、L₃为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图所示．当开关闭合后，下列说法中正确的是（ ）

A．L1的电流为L2电流的2倍

B．L3的电阻约为0.33

C．L3的电功率约为1.20W

D．L2和L3的总电功率约为3W

一台电风扇，内阻为10Ω，接上220V的电压后正常运转，此时它消耗的电功率是66W，求：
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）该电风扇转化为机械能的功率是多少？
（3）如接上220V电源后，扇叶被卡住不能转动（没有被烧坏前），该电风扇消耗的电功率是多少？

关于电功和电热的计算，下列说法正确的是（ ）

A．如果是纯电阻电路，电功可用公式W=UIt计算，也可用公式W=I^2Rt计算

B．如果是纯电阻电路，电热可用公式W=I^2Rt计算，但不能用公式W=UIt计算

C．如果不是纯电阻电路，电功只能用公式W=I^2Rt计算

D．如果不是纯电阻电路，电热可用公式W=I^2Rt计算，也可用公式W=UIt计算

如图甲所示，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧范围足够大，磁场方向竖直向下．在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框， ab边长为L=0.2m．线框质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω，在水平向右的外力F作用下，以初速度v₀=1m/s一直做匀加速直线运动，外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示．以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：

（1）匀强磁场的磁感应强度B；
（2）线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q；
（3）若线框进入磁场过程中F做功为W_F=0.27J，求在此过程中线框产生的焦耳热Q．

如图所示，竖直面内有一个闭合导线框ACDE（由细软导线制成）挂在两固定点A.D上，水平线段AD为半圆的直径，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂一重物，使导线处于绷紧状态。在半圆形区域内，有磁感应强度大小为B.方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，在将导线上的C点以恒定角速度ω（相对圆心O）从A点沿圆弧移动的过程中，若不考虑导线中电流间的相互作用，则下列说法正确的是（ ）

A.在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中感应电流的方向先逆时针，后顺时针
B.在C从A点沿圆弧移动到图中 ∠ADC=30°位置的过程中，通过导线上C点的电量为
C.当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的感应电动势最大
D.在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中产生的电热为

如图所示为“风光互补路灯”系统，它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90％左右即停止，放电余留20％左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案：

风力发电机	太阳能电池组件
最小启动风速	1.0m/s	太阳能电池	36W
最小充电风速	2.0m/s	太阳能转化效率	15%
最大限制风速	12.0m/s	蓄电池	500Ah-12V
最大输出功率	400W	大功率LED路灯	80W-12V

当风速为6m／s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电量由20％充至90％所需时间为          h；如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W／m²，要想使太阳能电池的最大输出功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要            m²。

如下图所示，光滑的四分之一圆弧轨道和水平面相切，且和电阻串联，整个平面内存在竖直向上的匀强磁场，一根电阻不计的导体棒从圆弧轨道最高点开始在外力作用下以速度v₀做匀速圆周运动，设轨道宽度为，圆弧半径为，则在四分之一圆弧上面的运动过程，分析正确的是（   ）

A．通过R的电流方向为由外向内

B．通过R的电流方向为由内向外

C．R上产生的热量为

D．流过R的电量为

通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为（ ）

A．12V

B．4V

C．15V

D．8V

如图1所示，固定于绝缘水平面上且间距d = 0.2m的U型金属框架处在竖直向下、均匀分布的磁场中，磁场的左边界cd与右边界ab之间的距离L = 1m。t=0时，长为d的金属棒MN从ab处开始沿框架以初速度υ₀ = 0.2m/s向左运动，t = 5s时棒刚好达到cd处停下；t＝0时刻开始，磁场的磁感应强度B的倒数随时间t的变化规律如图2所示。电阻R = 0.4Ω，棒的电阻r = 0.1Ω，不计其他电阻和一切摩擦阻力，棒与导轨始终垂直且接触良好。求：

（1）在0~1s内棒受到的安培力；
（2）棒的质量m；
（3）在0~5s内电阻R消耗的平均电功率P₁。

下图所示的电路中，当滑动变阻器R₂的滑动触头P向下滑动时（ ）

A．电压表的读数增大

B．R1消耗的功率增大

C．电容器C的电容增大

D．电容器C所带电量增多

【原创】在研究微型电动机的性能时，可采用右图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和3.0V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为3.0A和30.0V。则当这台电动机正常运转时

A．电动机的内阻为10Ω

B．电动机的内阻为2.0Ω

C．电动机的效率

D．电动机的发热功率为90W

在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n = 1500匝，横截面积S = 20。螺线管导线电阻r = 1.0Ω， = 4.0Ω，= 5.0Ω，C=30μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。求：

（1）求螺线管中产生的感应电动势；
（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R1的电功率；
（3）S断开后，求流经R2的电量。

图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中，有一矩形线图可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电阻形成闭合电路。图2是线圈的正视图，导线和分别用它们的横截面来表示。已知长度为, 长度为,线圈以恒定角速度逆时针转动。（共N匝线圈）
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，推导t时刻整个线圈中的感应电动势 表达式；
(2)线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时，如图3所示，写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式；
(3)若线圈电阻为r，求电阻R两端测得的电压，线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计）