高中物理焦耳定律试题

如图所示的电路中，电源的输出电压恒为U，电动机M的线圈电阻与电炉L的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是（   ）

A．电炉放出的热量大于电动机放出的热量

B．电炉两端的电压小于电动机两端的电压

C．电炉两端的电压等于电动机两端的电压

D．电动机消耗的电功率等于电炉消耗的电功率

受动画片《四驱兄弟》的影响，越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车．某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I变化的图象如图所示。

(1)求该电池的电动势E和内阻r；
(2)求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R(纯电阻)；
(3)由图象可以看出，同一输出功率P可对应两个不同的电流I₁、I₂，即对应两个不同的外电阻(纯电阻)R₁、R₂，试确定r、R₁、R₂三者间的关系。

两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动，设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好，重力加速度为g，求：

（1）ab杆匀速运动的速度v₁；
（2）ab杆所受拉力F；
（3）ab杆以v₁匀速运动时，cd杆以v₂（v₂已知）匀速运动，则在cd杆向下运动过程中，整个回路中产生的焦耳热．

如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线．如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时，则下列说法正确的是 (  )

A．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2

B．电源1和电源2的电动势之比是1∶1

C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2

D．电源1和电源2的内阻之比是11∶7

如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表，当电阻箱读数为R₁＝2 Ω时，电压表读数为U₁＝4 V；当电阻箱读数为R₂＝5 Ω时，电压表读数为U₂＝5 V.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，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙两种电路中，甲电路两端的电压为8V，乙电路两端的电压为14V。调节变阻器R₁和R₂使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P₁和P₂。则下列关系中正确的是  （   ）

A．P1>P2

B．P1<P2

C．P1=P2

D．无法确定

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）

如图所示的电流中，电源电动势为E=6.0V，内阻r=0.6Ω，电阻R2=0.5Ω，当开关S断开时，电流表的示数为1.5A，电压表的示数为3.0V，试求：

（1）电阻R1和R3的阻值；
（2）当S闭合后，电压表的示数、以及R2上消耗的电功率。

如图(a)所示，斜面倾角为37⁰，一宽为l=0.43m的有界匀强磁场垂直于斜面向上，磁场边界与斜面底边平行．在斜面上由静止释放一正方形金属线框，线框沿斜面下滑，下边与磁场边界保持平行．取斜面底边重力势能为零，从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中，线框的机械能E和位移s之间的关系如图(b)所示，图中①、②均为直线段．已知线框的质量为m=0.1kg，电阻为R=0.06Ω，重力加速度取g=l0m/s²．求：

(1)金属线框与斜面间的动摩擦因数；
(2)金属线框刚进入磁场到恰完全进入磁场所用的时间；
(3)金属线框穿越磁场的过程中，线框中产生的最大电功率（本小题保留两位有效数字）.

一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示。t＝0时刻对线框施加一水平向右的外力，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场，外力F随时间t变化的图象如图乙所示。已知线框质量m＝1 kg、电阻R＝ 1Ω，以下说法错误的是

A．线框做匀加速直线运动的加速度为1 m/s^2

B．匀强磁场的磁感应强度为2T

C．线框穿过磁场的过程中，通过线框的电荷量为C

D．线框边长为1 m

如右图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为r_a和r_b，若将一定值电阻R₀分别接到a、b两电源上，通过R₀的电流分别为I_a和I_b，则  （     ）

A．r_a＞r_b           
B．I_a＞I_b         
C．R₀接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低
D．R₀接到b电源上，电源的输出功率较小，电源的效率也较低

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

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％。）

某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流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表示输出功率随电流I变化的关系
B. 图中a线最高点对应的功率为最大输出功率
C. 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 
D. b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为1:2，纵坐标之比一定为1:4。

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）