9年級-14-焦耳定律的綜合應用（原卷版）-全國初中物理競賽試題編選

試卷第=page77頁，共=sectionpages88頁試卷第=page88頁，共=sectionpages88頁焦耳定律的綜合應用全國初中物理競賽試題精編一、單選題1．如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為10V，電壓表量程為0~15V，電流表量程為0~0.6A。在保證電路各元件安全的前提下，先只閉合開關S、S1，將滑片P從最右端b向左最大范圍移動到a點。再斷開開關S1，閉合開關S2，將滑片P從a點向右移動到最右端。圖乙是這兩次實驗過程中繪制的電流表與電壓表示數(shù)的關系圖像。下列說法正確的是（）A．電源電壓為10VB．滑動變阻器的最大阻值為40ΩC．只閉合開關S、S2，滑片P在a點時，定值電阻R2在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為8JD．只閉合開關S、S1，燈泡L的功率變化范圍為1W~5W2．如圖所示電路，電源電壓保持不變。閉合開關S，當滑片P置于變阻器的中點時，電壓表的示數(shù)為4V；當滑片P置于變阻器的b端時，電壓表的示數(shù)變化了2V，在10s內(nèi)定值電阻R1產(chǎn)生的熱量為36J。則下列結(jié)果正確的是（）A．電路中的最大電流為1AB．滑片P在中點時，10s內(nèi)滑動變阻器R消粍的電能為60JC．滑動變阻器R先后兩次消耗的電功率之比為8:1D．R1先后兩次消耗的電功率之比為16:93．如圖所示電路，電源電壓為6V且保持不變。閉合開關S，當滑片P置于變阻器的中點時，電壓表的示數(shù)為2V；當滑片P置于變阻器的b端時，電壓表的示數(shù)變化了1V，在10s內(nèi)定值電阻R1產(chǎn)生的熱量為30J。則下列結(jié)果正確的是（）A．電路中的最小電流為0.5AB．滑片P在中點時，9s內(nèi)滑動變阻器R消耗的電能為30JC．R1先后兩次消耗的電功率之比為4：3D．R先后兩次消耗的電功率之比為8：94．如下圖所示，當滑動變阻器的滑片P滑至a端時，定值電阻R產(chǎn)生熱量Q用時是9min；當滑片P滑至b端時，定值電阻R產(chǎn)生相同熱量Q的用時是36min，當滑片P滑至ab的中點時，若定值電阻R再產(chǎn)生熱量Q的用時是（

）A．20.5min B．20.05min C．20.25min D．22.25min二、多選題5．如圖甲所示電路中，電源電壓不變，燈泡L的規(guī)格為“6V2.4W”，忽略溫度對小燈泡電阻的影響。只閉合開關S、S1，當滑動變阻器R2的滑片P從B端移到A端的過程中，R2的電功率P與電壓表示數(shù)U的關系如圖乙所示；P在B端時，定值電阻R1的電功率與電路的總功率之比為1︰4。在保證電路安全的情況下，下列說法正確的是（）A．電源電壓U=10VB．定值電阻R1的阻值為15ΩC．只閉合開關S、S1，R1的功率的變化范圍是0.9W~14.4WD．只閉合開關S、S2，電路總功率的變化范圍是3.2W~7.2W6．將定值電阻R1，R2和滑動變阻器R3接入如圖所示的電路中，已知R1的阻值為16Ω，電流表測量范圍為0~0.6A，電源電壓不變。當開關S閉合，移動滑片，當滑片移至ab中點時，R3的電功率最大，此時電壓表V2的示數(shù)為6V；當開關S斷開，滑片移至a端，兩個電壓表V1和V2的示數(shù)之比U1︰U2=3︰1。下列說法中正確的是（）A．電源電壓為18VB．滑動變阻器R3的最大阻值為16ΩC．當開關S斷開，滑片移至a端，電流表示數(shù)為0.5AD．通過調(diào)節(jié)開關S的通斷，R3滑片的位置，電路消耗的最大功率為9W三、填空題7．如圖是某款家用電飯煲的保溫、加熱兩擋調(diào)節(jié)功能電路。已知電源電壓為220V，電熱絲R1的阻值為121Ω，電路處于加熱擋時功率為1400W，則電熱絲R2的阻值為Ω，電路處于保溫擋時功率為W。電熱絲通電一段時間后變得很燙，而與電飯煲連接的導線卻不怎么熱，主要是因為導線，產(chǎn)生的熱量少。若電飯煲正常工作1小時，使標有“1000imp/(kW·h)”的電能表指示燈閃爍640次，則電飯煲處于加熱擋與保溫擋的工作時間之比為。8．如圖甲的多功能養(yǎng)生壺具有精細烹飪、營養(yǎng)量化等功能，深受市場認可和歡迎。圖乙是某品牌養(yǎng)生壺簡化電路圖。[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg?℃），g取10N/kg]

項目參數(shù)電源電壓（V）220低溫擋功率（W）275中溫擋功率（W）550高溫擋功率（W）1100容積（L）1由題中所給信息回答以下問題：（1）養(yǎng)生壺為高溫擋，開關的狀態(tài)是；（2）R1=Ω；（3）養(yǎng)生壺處于低溫擋工作時，電路中的電流大小為A；（4）使用高溫擋將初溫是25℃的一壺水（1L）加熱到95℃，用時5min，此次燒水的效率為?！敬鸢浮縎1閉合，S2撥到B881.2589.1%9．如圖甲所示為自制簡易電熱水器的工作原理圖。其控制電路電源電壓恒為6V，電磁鐵線圈電阻不計，為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化的規(guī)律如圖乙所示。熱敏電阻和工作電路中的三只電阻、、均有絕緣保護且置于儲水箱中（產(chǎn)生的熱量不計）。其中，。閉合開關S、，當控制電路中電流達到15mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，水箱內(nèi)水溫恰為75℃，工作電路的功率變?yōu)?20W，此后水溫逐漸下降；當控制電路中電流小于等于10mA時，銜鐵被釋放。（1）銜鐵吸下后，工作電路中的電流為A；（2）銜鐵釋放時水箱中的水溫()；（3）該熱水器加熱時，將50kg的水溫度升高4℃，用時6min，該熱水器的加熱效率()。（保留一位小數(shù)）[]

四、實驗題10．在“測量小燈泡的功率”實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為6V。(1)如圖甲，連線時開關應處于（選填“閉合”或“斷開”）狀態(tài)，閉合開關前，應將變阻器滑片滑到端（選填“A”或“B”）；(2)按照圖甲正確連好電路，閉合開關，小燈泡不亮，兩表指針均有偏轉(zhuǎn)，造成該現(xiàn)象的原因不可能的是()A．小燈泡短路

B．小燈泡兩端電壓太小C．滑動變阻器阻值太大

D．電源電壓太小(3)移動滑片，使小燈泡正常工作，讀出此時電流表的示數(shù)為0.3A，則小燈泡的額定功率為W。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出小燈泡I-U關系圖像如圖乙（坐標軸上的數(shù)值已被擦除），分析圖像可知，當小燈泡兩端電壓減小時，小燈泡的電阻（選填“增大”“減小”或“不變”）；(4)當小燈泡兩端電壓為2V時，實際功率在以下哪個范圍內(nèi)()A．P實＜0.48WB．0.48W＜P實＜0.6WC．0.6W＜P實＜0.75WD．P實＞0.75W(5)實驗結(jié)束后，小杜繼續(xù)對滑動變阻器兩端電壓與通過它的電流關系進行了探究，則她畫出的U-I圖象應為圖丙中的虛線（填“①”、“②”或“③”）；(6)小杜認為小燈泡的額定功率只測一次，誤差較大，故又用上述器材多次實驗測小燈泡的額定功率，當小燈泡正常發(fā)光一段時間后，小杜收拾實驗器材時驚奇的發(fā)現(xiàn)小燈泡比滑動變阻器的電阻絲更燙手，原因。11．如圖甲是小奇探究“影響電流熱效應因素”的實驗裝置圖。(1)如圖甲所示的裝置中小奇通過觀察來反映電流產(chǎn)生熱量的多少；通電一段時間后，可知R1電阻產(chǎn)生熱產(chǎn)生熱量多，由此可以說明：；(2)實驗過程中，小奇發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象并不明顯，可能的原因是（一條即可）；(3)利用圖甲小奇同學想“探究電流熱效應與電流的關系”，請寫出你需要收集的證據(jù)；(4)小奇用如圖甲所示的裝置，進一步探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電流的關系”，經(jīng)多次實驗測量，收集實驗數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流的關系圖象，根據(jù)焦耳定律可知，圖乙中能正確反映h-I關系的是。12．在探究“電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關”的實驗中，兩個密閉容器中都接有一段電阻絲，接通電路前，兩個U型管的液面均相平：(1)圖甲中通電一段時間后，觀察到b管內(nèi)液柱上升的較快，說明：；(2)如圖乙所示的裝置，是探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟關系；(3)如圖丙、丁所示，電阻、、、均為發(fā)熱電阻。請根據(jù)實驗結(jié)果分析推理：①圖丙、丁中的最大功率和最小功率均相同，則電阻；（選填“>”、“<”或“=”）②丙圖中的最大功率是最小功率的10倍，若用電阻替換，則的功率變?yōu)樵瓉淼?倍，由此可知發(fā)熱電阻=。五、計算題13．小燈泡（點光源）發(fā)出的光沿半徑向外傳播，在單位時間內(nèi)通過與傳播方向垂直的單位面積的光能叫做光強。有同學設計并進行了如圖所示的實驗：將一個“6伏，8.0瓦”的小燈泡接入電路，使之正常發(fā)光，在燈泡燈絲的同一水平面、正對光線方向放一個光強傳感器，以測定與光源間距為d時相應的光強值I，測得多組數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)標在坐標圖上，得到一根過原點的直線。（1）根據(jù)圖線，求出該小燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率。（已知球表面積計算公式為，R為球半徑）（2）為兩盞額定電功率為200瓦照明用的路燈，其發(fā)光效率與光能的傳播規(guī)律同上述實驗。安裝在離地面高5米處，P為路燈連線中點的正下方路面上的一點，為使照射到P點的光強不小于0.013瓦·米，則相鄰兩盞路燈之間的最遠距離為多少？14．如圖所示，M為電動機，其線圈電阻rM=0.4Ω，定值電阻R=24Ω，電源內(nèi)阻r不可忽略，電源電壓U=40V，當S斷開時，電流表的示數(shù)為I1=1.6A，當開關S閉合時，電流表的示數(shù)為I2=4.0A。求：(1)電源內(nèi)阻r；(2)開關S閉合時，通過電動機M的電流；(3)開關S閉合時，電動機輸出的機械效率。15．