初中物理焦耳定律试题

如图是某同学设计的调光台灯电路图，电源电压高于灯泡 $L$额定电压且恒定不变，灯泡 $L$上标有“ $6V9W$”的字样，当 $S$闭合， $S_1$拨至“1”位置时， $L$正常发光， $R_0$在 $10s$内产生的热量是 $45J$；当 $S$闭合， $S_1$拨至“2”位置，调节滑片 $P$使滑动变阻器接入电阻为滑动变阻器总阻值的 $\frac{1}{3}$时，灯泡 $L$的实际功率为 $3.24W$．不考虑灯丝电阻受温度的影响求：

（1）小灯泡 $L$的额定电流。

（2）电源电压。

（3）滑动变阻器的最大阻值。

（4）小灯泡 $L$能调节到的最小电功率。

如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是

A．甲、乙两次实验都应用了控制变量法

B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多

C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系

D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小

小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。

（1）实验中煤油吸收热的多少是通过_________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”），这体现的研究物理问题的方法是______________。
（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果、小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油的比热容        水的比热容。（选填“大于”或“小于”）
（3） 为了使得实验的有效性，所以要使得甲、乙两瓶中的煤油_________与________都相等。
（4）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是：在      和通电时间相同时，     越大，导体产生的热量越多。

小明和小红利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．质量相等的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．温度计显示煤油的温度．

（1）实验中，小明和小红发现           烧瓶中温度计的示数升高快．这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越       ，产生的热量越多．
（2）小明提议利用该装置改成 “比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一烧瓶中的煤油换成       相等的水；将甲烧瓶中的铜丝换成镍铬合金丝，并且与乙烧瓶中的镍铬合金丝的    _____相等. 通过实验观察，发现装有        (选填“水”或“煤油”)的烧瓶中温度计的示数变化较大，说明水比热容较大．

小明猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的器材有：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；绝热的塑料盒一个，盒内密封着空气，盒内的电阻丝的阻值是10Ω，插在盒中的温度计量程是0～100℃；导线若干。
（1）用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整。

（2）记录实验数据的表格如下表。

实验次数	通电时间 t/s	电阻 R/Ω	电流 I/A	盒内空气的 初温t0/℃	盒内空气的 末温t/℃	盒内空气升高的温度△t/℃	热量Q
1	20	10	0.2	20	32	12	小
2	0.3	20	47	27	中
3	0.4	20	69	49	大

①分析表中的数据，得到的探究结论是：                                       。
②从表格中提取的能得出该结论的信息是：                                     。
（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打开通气孔，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温……
指出改动后方案的两点不足（可以结合原方案的实验数据）；
①                                                            。
②                                                            。

为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”。餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如图所示。电源电压3V不变.提示器的电阻R₀恒为50 欧姆，传感器R₁的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示。开关S闭合后，问:


(1)根据表中数据，当载盘台所载质量是100g时，R₁的阻值是多少?电路中的电流是多少?
(2)在第(1)问的基础上，通电5s，电流通过R₁产生的热量是多少?
(3)当电路中的电流达到0.03 A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100 g，此时盘内剩余食物的质量是多少?

我们知道：“电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．”这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q=I²Rt．小明想通过实验验证这个规律中Q与R的关系，他设计了图（甲）、（乙）所示的两个实验，他的方法是用电阻丝给烧瓶中的煤油加热，然后观察插在煤油中的温度计示数，就可以对比电阻丝放热的多少．请你应用所学知识分析回答下列问题：

（1）他应该选用实验电路      来完成他的验证实验（选填“甲”或“乙”）．
（2）如果他采用实验电路（乙），已知两个电阻丝的电阻大小关系是R₃＜R₄，那么闭合开关后，经过相同的时间，温度计c和d中示数变化较大的应该是      ．

如图甲所示，电源电压恒为6V，滑动变阻器的最大阻值为50Ω，电流在0.1A~0.4A之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示 为使电子元件处于正常工作状态，滑动变阻器接入电路的 最大阻值为______Ω；在电子元件处于正常工作状态下，电路消耗的最大功率为______；在电子元件处于正常工作状态下且电路消耗的功率最大时，滑动变阻器每分钟发热_______J。

中国95后的天才科学家曹原，在2018年3月5日，成功实现了石墨烯的“超导电实验”，破解了困扰全球物理学界107年的难题，为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑，超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站，如图所示，发电机提供的电压 $U=250V$，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输电线的总电阻 $R_0=0.15\Omega$．闭合开关 $S$，若发电机提供给电路的总功率 $P=50\mathit{kW}$，求：

（1）通过输电线的电流和输电线上损耗的热功率 $P_0$；

（2）用户得到的功率 $P_1$和输电效率 $\eta$；

（3）若将输电线改为超导输电线，在保证用户得到以上功率不变的情况下（此时可在用电器前端加一调压装置，以保证用电器能正常工作），与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率 $P_2=1\mathit{kW}$的电饭煲正常工作多少天？（假设电饭煲每天工作2小时）

在赤峰市某中小学科技小制作活动中，小华同学设计了一个简易的能调节亮度的小台灯，原理图如图所示，其中灯泡 $L$上标有“ $6V6W$”字样。当开关 $S$接 $a$时， $L$恰好正常发光；当开关 $S$接 $b$时， $L$中的电流为 $0.2A$． $R_1$为定值电阻，且电源电压和小灯泡 $L$电阻保持不变。求：

（1）小灯泡 $L$的电阻及电源电压；

（2） $R_1$的阻值；

（3）开关 $S$接 $b$时，小灯泡 $L$的实际功率；

（4）开关 $S$接 $b$时， $10s$时间内 $R_1$上产生的热量。

我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为“ $\mathit{Mate}$ 20 $\mathit{pro}$”不仅采用 $4200\mathit{mAh}$超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。

电池名称	锂离子电池
电压	$3.7V$
容量	$4200\mathit{mAh}$

（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量进行了怎样运算的结果？

（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出 $5V600\mathit{mA}$”，另一个标注“输出 $5V4A$”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为 $90\%$，选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟？

（3）有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。

如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化．

（1）此实验是为了研究电流产生的热量与  的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在  容器中产生的热量较多．
（2）在电路中串联一个滑动变阻器，再接入原电路，可以探究电流产生的热量与  的关系．

如图电路，已知R₁=10Ω，R₂=20Ω．闭合开关S，电压表的示数为4V．求：

（1）通过R₂的电流；
（2）电阻R₁消耗的电功率；
（3）1min内通过R₂的电流产生的热量．

实验小组的同学为了探究影响电流产生热量的因素，准备了两个相同的烧瓶，内装质量相等的煤油，两个带有橡胶塞的规格完全相同的温度计，三个规格完全相同的滑动变阻器，四根阻值不同（R₁ >R₂ ；R₃=R₄）的电阻丝，以及电源、开关、导线等。
两个实验小组的同学根据现有的实验器材，分别设计了如图甲、乙所示两个方案。

（1）甲方案可探究当       和通电时间一定时，电流产生的热量跟电阻的关系。闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是      温度计。（选填“A”或“B”）。
（2）乙方案可探究当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟      的关系。闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是      温度计。（选填“C” 或“D”）。

如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为120伏。电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培， $(g$取10牛 $/$千克）

（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。

（2）求电动机线圈阻值。

（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况

下电动机容易烧坏？