高中物理焦耳定律试题

(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。

微型吸尘器的直流电动机的电阻一定，当加在电机上的电压为0.3V时，电机不转，但流过电机的电流为0.3A；当所加电压为2V时，电机正常工作，工作电流为0.8A，求电动机正常工作时效率是多少？

如图所示，某一直流电动机提升重物的装置内重物的质量是100kg，电源的电动势为220V，不计电源的内阻及各处的摩擦，若电动机以的恒定加速度向上提升重物，当重物的速度为时，电路中的电流强度为5A，由此可以知道电动机此时的输入功率为       W，电动机线圈的电阻是   。（重力加速度）

如图所示，电源的电动势E=220V，电阻R₁=80Ω，电动机绕组的电阻R₀=2Ω，电键S₁始终闭合。当电键S₂断开时，电阻R₁的电功率是500W；当电键S₂闭合时，电阻R₁的电功率是320W，求：

（1）电源的内电阻；
（2）当电键S₂闭合时电动机输出的机械功率。

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

如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表。闭合开关，当电阻箱读数为R₁=2Ω时，电压表读数为U₁=4V；当电阻箱读数为R₂=5Ω时，电压表读数为U₂=5V，求：

(1)电源的电动势E和内阻r
(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值P_m为多少？

如图所示，甲、乙两电路中电源电动势均为E=12V，内阻均为r=3Ω，电阻R₀=1Ω，直流电动机内阻R₀’=1Ω，调节滑动变阻器R₁、R₂使甲、乙两电路的电源输出功率均为最大，且此时电动机刚好正常工作．已知电动机的额定功率为6W，求：（1）电动机的焦耳热功率P_热；（2）此时滑动变阻器R₁、R₂连入电路部分的阻值．

如图所示的电路中，R₁=3Ω，R₂=6Ω，R₃=1.5Ω，C=20μF。当开关S断开时，电源所提供的总功率为2W；当开关S闭合时，电源所提供的总功率为4W。求:

(1)电源的电动势和内电阻；
(2)闭合S时，电源的输出功率；
(3)S断开时，电容器所带的电荷量是多少?

在研究微型电动机的性能时，应用如图的实验电路，当调节变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表测得的数据是0.5A，2.0V，重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的读数分别是2.0A，30.0V，则这台电动机运转时的输出功率是多少？电动机的效率是多少？

如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1 m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R＝2 Ω的电阻．磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度为0.4 T．质量为0.2 kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.金属棒沿导轨由静止开始下滑．（g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）

（1）判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向；
（2）求金属棒下滑速度达到5 m/s时的加速度大小；
（3）当金属棒下滑速度达到稳定时，求电阻R消耗的功率．

如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块 K和质量为m的“U”框型缓冲车厢：在车厢的底板上固定着两个水平绝缘导轨PQ、MN，车厢的底板上还固定着电磁铁，能产生垂直于导轨平面并随车厢一起运动的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，设导轨右端QN是磁场的右边界。导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L。假设缓冲车以速度与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下（碰前车厢与滑块相对静止），此后线圈与轨道磁场的作用使车厢减速运动，从而实现缓冲。 假设不计一切摩擦力，求：

（1）滑块K的线圈中感应电动势的最大值
（2）若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零
（导轨未碰到障碍物），则此过程线圈abcd中产生的焦耳热
（3）若缓冲车以某一速度（未知）与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，缓冲车厢所受的最大水平磁场力为Fm。缓冲车在滑块K停下后，其速度随位移的变化规律满足： 。要使导轨右端不碰到障碍物，则缓冲车与障碍物C碰撞前，导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大？

如图电路中，电池组的电动势E=42V，内阻r=2Ω，定值电阻R=20Ω，D是电动机，其线圈电阻R′=1Ω．电动机正常工作时，理想电压表示数为20V．求：

（1）通过电动机的电流是多少？
（2）电动机输出的机械功率为多少？

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，电阻R₁和R₂都是纯电阻，它们的U-I图像分别如图（乙）中Oa、Ob所示。电源的电动势E=7.0V，内阻忽略不计。

（1）调节滑动变阻器R₃，使电阻R₁和R₂消耗的电功率恰好相等，求此时电阻R₁和R₂的阻值为多大？R₃接入电路的阻值为多大？
（2）调节滑动变阻器R₃，使A、B两点的电势相等，这时电阻R₁和R₂消耗的电功率各是多少？

如图所示的电路中，电源的电动势E="80" V，内电阻r=2Ω，R1=4Ω，R2为滑动变阻器.问：

（1）R2阻值为多大时，它消耗的功率最大？
（2）如果要求电源输出功率为600 W，外电路电阻R2应取多少？此时电源效率为多少？
（3）该电路中R2取多大时，R1上功率最大？