高中物理焦耳定律试题

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？

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？

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

有一个直流电动机，把它接入0．2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求：
（1）电动机正常工作时的热功率为多大？输出功率为多大？
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？

如图所示，A为电解槽（电能转化为化学能的装置），N为电炉子，恒定电压U=12V，电解槽内阻r_A=2Ω，当K₁闭合，K₂断开时，电流表示数I₁=6A；当K₂闭合，K₁断开时，电流表示数为I₂=2A．不计电流表内阻，求：

（1）电炉子的电阻R及发热功率P_R；
（2）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率P_化。

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。

(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。

环保汽车已越来越走进我们的生活，某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103 kg。当它在水平路面上以v＝36 km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝50 A，电压U＝300 V。在此行驶状态下：
求驱动电机的输入功率P电；
若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10 m/s2）；
设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。
已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026 W，太阳到地球的距离r＝1.5×1011 m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。已知球面面积计算公式为。

．．(15分)如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m²，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按如图12乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nB_mScos(t)，其中B_m为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：

(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～的时间内，通过小灯泡的电荷量．

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。

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?

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。

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？

如图为某种电磁泵模型，泵体是长为L₁，宽与高均为L₂的长方体．泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体的上下表面接电压为U的电源（内阻不计），理想电流表示数为I，若电磁泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，在t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，取重力加速度为g．则(     )

A．泵体上表面应接电源负极

B．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1

C．电源提供的电功率为

D．质量为m的液体离开泵时的动能为UIt﹣mgh﹣t