高中物理焦耳定律试题

如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d＝1m，导轨ac间横跨一质量为m＝1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的电阻r＝2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R＝2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想伏特表．整个装置放在磁感应强度B＝2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求：

（1）若施加的水平恒力F＝8N，则金属棒达到稳定时速度为多少？
（2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，则此时电压表的读数为多少？
（3）若施加的水平外力功率恒为P＝20W，经历t＝1s时间，棒的速度达到2m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？

如图甲所示，电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距L="0.5" m，左端连接R="0.5" Ω的电阻，右端连接电阻不计的金属卡环。导轨间MN右侧存在方向垂直导轨平面向下的磁场．磁感应强度的B－t图象如图乙所示。电阻不计质量为m="1" kg的金属棒与质量也为m的物块通过光滑滑轮由绳相连，绳始终处于绷紧状态。PQ、MN到右端卡环距离分别为17.5 m和15 m。t=0时刻由PQ位置静止释放金属棒，金属棒与导轨始终接触良好，滑至导轨右端被卡环卡住不动。（g取10 m/s²）求：

（1）金属棒进入磁场时受到的安培力
（2）在0～6 s时间内电路中产生的焦耳热

如图所示，电阻不计的两光滑平行金属导轨相距L=1m，PM、QN部分水平放置在绝缘桌面上，半径a=0.9m的光滑金属半圆导轨处在竖直平面内，且分别在M、N处平滑相切， PQ左端与R=2Ω的电阻连接．一质量为m=1kg、电阻r=1Ω的金属棒放在导轨上的PQ处并与两导轨始终垂直．整个装置处于磁感应强度大小B=1T、方向竖直向上的匀强磁场中，g取10m/s²．求：

（1）若金属棒以v=3m/s速度在水平轨道上向右匀速运动，求该过程中棒受到的安培力大小；
（2）若金属棒恰好能通过轨道最高点CD处，求棒通过CD处时棒两端的电压；
（3）设L_PM=L_QN=3m，若金属棒从PQ处以3m/s匀速率沿着轨道运动，且棒沿半圆轨道部分运动时，回路中产生随时间按余弦规律变化的感应电流，求棒从PQ运动到CD的过程中，电路中产生的焦耳热.

如图所示，金属导轨 $MNC$ 和 $PQD$ ， $MN$ 与 $PQ$ 平行且间距为 $L$ ，所在平面与水平面夹角为 $\alpha$ ， $N$ 、 $Q$ 连线与 $MN$ 垂直， $M$ 、 $P$ 间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨 $NC$ 和 $QD$ 在同一水平面内，与 $NQ$ 的夹角都为锐角 $\theta$ 。均匀金属棒 $ab$ 和 $ef$ 质量均为 $m$ ，长均为 $L$ ， $ab$ 棒初始位置在水平导轨上与 $NQ$ 重合； $ef$ 棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为 $\mu$ （ $\mu$ 较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和 $ab$ 棒的电阻， $ef$ 棒的阻值为 $R$ ，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为 $g$ 。

（1）若磁感应强度大小为B，给 $ab$ 棒一个垂直于 $NQ$ 、水平向右的速度 $v_1$ ，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止， $ef$ 棒始终静止，求此过程 $ef$ 棒上产生的热量；

（2）在（1）问过程中， $ab$ 棒滑行距离为 $d$ ，求通过 $ab$ 棒某横截面的电荷量；

（3）若 $ab$ 棒以垂直于 $NQ$ 的速度 $v_2$ 在水平导轨上向右匀速运动，并在 $NQ$ 位置时取走小立柱1和2，且运动过程中 $ef$ 棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下 $ab$ 棒运动的最大距离。

如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域，MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界，边界的宽度为S，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直．现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象(其中OA、BC、DE相互平行)。已知金属线框的边长为L（L＜S）、质量为m，电阻为R，当地的重力加速度为g，图象中坐标轴上所标出的字母v₁、v₂、t₁、t₂、t₃、t₄均为已知量．(下落过程中bc边始终水平)根据题中所给条件，以下说法正确的是：

A．t₂是线框全部进入磁场瞬间，t₄是线框全部离开磁场瞬间
B．从bc边进入磁场起一直到ad边离开磁场为止，感应电流所做的功为mgS
C．V₁的大小可能为
D．线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经框横截面的电荷量多

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，两足够长的平行光滑的金属导轨、相距为m，导轨平面与水平面夹角，导轨电阻不计，磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为m的金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为kg、电阻为Ω，两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为m，定值电阻为Ω，现闭合开关并将金属棒由静止释放，取m/s²，求：

（1）金属棒下滑的最大速度为多大？
（2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率为多少？
（3）当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为kg、所带电荷量为C的液滴以初速度水平向左射入两板间，该液滴可视为质点，要使带电粒子能从金属板间射出，初速度应满足什么条件？

如图所示的电路中，两平行金属板A.B水平放置，两板间的距离d="40" cm。电源电动势E=24V，内电阻r =1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v₀="4" m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10^-2 C，质量为m=2×10^-2 kg，不考虑空气阻力。求：

（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板；
（2）此时，电源的输出功率是多大？（取g="10" m/s²）

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，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（　　 　）

A．灯泡L变亮

B．电源的输出功率变小

C．电容器C上电荷量减少

D．电流表示数减小，电压表示数增大

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变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的A.B.c所示，根据图线可知

A.反映P_r变化的图线是b
B.电源电动势为8 V
C.电源内阻为1Ω
D.当电流为0.5 A时，外电路的电阻为6Ω

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？

如图所示的电路中，电源电动势E=9V，电阻R₁=2.5Ω，R₂=3Ω，滑动变阻器R的最大阻值是6Ω。当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到3Ω时，理想电流表的示数为2A。求：

（1）电源的内阻。
（2）调节变阻器的阻值，电流表的示数发生变化但没有超过量程，求电流表示数的最大值和最小值。
（3）当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到6Ω时，变阻器R的耗电功率是多大？

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)．

一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗的总功率是66W，求：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流；
（2）电风扇工作时，转化为机械能和内能的功率