初中物理焦耳定律试题

小明在探究"电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关"的实验中，提出了下列猜想：

A．与通电时间有关

B．与电阻大小有关

C．与电压大小有关

D．与电流大小有关

实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。

请回答下列问题：

（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：

①电阻丝产生的热量通过 　     　的方式传递给火柴头；

②电阻丝产生的热量与通电时间 　     　（选填"有关"或"无关"）；

（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；

①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？ 　     　（选填"能"或"不能"）；

②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？ 　     　（填字母序号）

A.20Ω 30Ω

B.15Ω 15Ω

C.5Ω 25Ω

（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计 　     　？请你说明理由 　     　。

如图所示，电源电压恒定， $R_1=12\Omega$ ， $R_2=5\Omega$ ，滑动变阻器 $R_3$ 的规格是" $20\Omega 1.5A$ "，电流表 $A_1$ 、 $A_2$ 的量程都是 $0~3A$ ，电压表的量程是 $0~15V$ 。

（1）只闭合开关 $S$ ，移动滑片，当电流表 $A_2$ 的示数为 $0.8A$ 时，电压表示数为 $8V$ ，则电源电压是 　　 $V$ ，变阻器接入电路的电阻是 　　 $\Omega$ ；

（2）将滑片移到最右端，闭合所有开关，电流表 $A_1$ 、 $A_2$ 的示数之比是 　　， $1\mathit{min}$ 内 $R_1$ 产生的热量为 　　 $J$ ，为保证电路安全，变阻器接入电路的阻值范围是 　　 $\Omega$ 。

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。

如图所示的电路中，灯泡 $L$标有“ $4V$、 $4W$”字样，电流表所选量程为 $0-3A$，当开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时，滑片移到 $b$端，小灯泡正常发光，电流表示数为 $1.5A$，（小灯泡电阻不变）求：

（1）滑动变阻器的阻值；

（2）闭合 $S_1$、断开 $S_2$，滑片位于滑动变阻器中点，滑动变阻器在 $1\mathit{min}$内产生的热量；

（3）闭合 $S_1$、断开 $S_2$，小灯泡消耗的最小功率（结果保留2位小数）。

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。

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。

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）

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？

小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：

热风温度	50﹣75℃
额定功率	热风时：990W
	冷风时：110W
额定电压	220V
质量	0.5kg

（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？

（2）电热丝工作时的电阻是多大？

（3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风30min产生的热量是多少？

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      ．

如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为10V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是多少？；若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量是多少？

两个电阻A和B中的电流与两端电压的关系如图，则A的阻值是    Ω。若将电阻A和B并联后接在电压为3V的电源两端，则总电流是    A，两个电阻A、B产生的热量之比是    。扬州大学附属中

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?

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。