9年级-14-焦耳定律的综合应用（原卷版）-全国初中物理竞赛试题编选

试卷第=page77页，共=sectionpages88页试卷第=page88页，共=sectionpages88页焦耳定律的综合应用全国初中物理竞赛试题精编一、单选题1．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为10V，电压表量程为0~15V，电流表量程为0~0.6A。在保证电路各元件安全的前提下，先只闭合开关S、S1，将滑片P从最右端b向左最大范围移动到a点。再断开开关S1，闭合开关S2，将滑片P从a点向右移动到最右端。图乙是这两次实验过程中绘制的电流表与电压表示数的关系图像。下列说法正确的是（）A．电源电压为10VB．滑动变阻器的最大阻值为40ΩC．只闭合开关S、S2，滑片P在a点时，定值电阻R2在10s内产生的热量为8JD．只闭合开关S、S1，灯泡L的功率变化范围为1W~5W2．如图所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是（）A．电路中的最大电流为1AB．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消粍的电能为60JC．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8:1D．R1先后两次消耗的电功率之比为16:93．如图所示电路，电源电压为6V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为2V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了1V，在10s内定值电阻R1产生的热量为30J。则下列结果正确的是（）A．电路中的最小电流为0.5AB．滑片P在中点时，9s内滑动变阻器R消耗的电能为30JC．R1先后两次消耗的电功率之比为4：3D．R先后两次消耗的电功率之比为8：94．如下图所示，当滑动变阻器的滑片P滑至a端时，定值电阻R产生热量Q用时是9min；当滑片P滑至b端时，定值电阻R产生相同热量Q的用时是36min，当滑片P滑至ab的中点时，若定值电阻R再产生热量Q的用时是（

）A．20.5min B．20.05min C．20.25min D．22.25min二、多选题5．如图甲所示电路中，电源电压不变，灯泡L的规格为“6V2.4W”，忽略温度对小灯泡电阻的影响。只闭合开关S、S1，当滑动变阻器R2的滑片P从B端移到A端的过程中，R2的电功率P与电压表示数U的关系如图乙所示；P在B端时，定值电阻R1的电功率与电路的总功率之比为1︰4。在保证电路安全的情况下，下列说法正确的是（）A．电源电压U=10VB．定值电阻R1的阻值为15ΩC．只闭合开关S、S1，R1的功率的变化范围是0.9W~14.4WD．只闭合开关S、S2，电路总功率的变化范围是3.2W~7.2W6．将定值电阻R1，R2和滑动变阻器R3接入如图所示的电路中，已知R1的阻值为16Ω，电流表测量范围为0~0.6A，电源电压不变。当开关S闭合，移动滑片，当滑片移至ab中点时，R3的电功率最大，此时电压表V2的示数为6V；当开关S断开，滑片移至a端，两个电压表V1和V2的示数之比U1︰U2=3︰1。下列说法中正确的是（）A．电源电压为18VB．滑动变阻器R3的最大阻值为16ΩC．当开关S断开，滑片移至a端，电流表示数为0.5AD．通过调节开关S的通断，R3滑片的位置，电路消耗的最大功率为9W三、填空题7．如图是某款家用电饭煲的保温、加热两挡调节功能电路。已知电源电压为220V，电热丝R1的阻值为121Ω，电路处于加热挡时功率为1400W，则电热丝R2的阻值为Ω，电路处于保温挡时功率为W。电热丝通电一段时间后变得很烫，而与电饭煲连接的导线却不怎么热，主要是因为导线，产生的热量少。若电饭煲正常工作1小时，使标有“1000imp/(kW·h)”的电能表指示灯闪烁640次，则电饭煲处于加热挡与保温挡的工作时间之比为。8．如图甲的多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃），g取10N/kg]

项目参数电源电压（V）220低温挡功率（W）275中温挡功率（W）550高温挡功率（W）1100容积（L）1由题中所给信息回答以下问题：（1）养生壶为高温挡，开关的状态是；（2）R1=Ω；（3）养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为A；（4）使用高温挡将初温是25℃的一壶水（1L）加热到95℃，用时5min，此次烧水的效率为。【答案】S1闭合，S2拨到B881.2589.1%9．如图甲所示为自制简易电热水器的工作原理图。其控制电路电源电压恒为6V，电磁铁线圈电阻不计，为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙所示。热敏电阻和工作电路中的三只电阻、、均有绝缘保护且置于储水箱中（产生的热量不计）。其中，。闭合开关S、，当控制电路中电流达到15mA时，电磁铁的衔铁被吸下，水箱内水温恰为75℃，工作电路的功率变为220W，此后水温逐渐下降；当控制电路中电流小于等于10mA时，衔铁被释放。（1）衔铁吸下后，工作电路中的电流为A；（2）衔铁释放时水箱中的水温()；（3）该热水器加热时，将50kg的水温度升高4℃，用时6min，该热水器的加热效率()。（保留一位小数）[]

四、实验题10．在“测量小灯泡的功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为6V。(1)如图甲，连线时开关应处于（选填“闭合”或“断开”）状态，闭合开关前，应将变阻器滑片滑到端（选填“A”或“B”）；(2)按照图甲正确连好电路，闭合开关，小灯泡不亮，两表指针均有偏转，造成该现象的原因不可能的是()A．小灯泡短路

B．小灯泡两端电压太小C．滑动变阻器阻值太大

D．电源电压太小(3)移动滑片，使小灯泡正常工作，读出此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为W。根据实验数据画出小灯泡I-U关系图像如图乙（坐标轴上的数值已被擦除），分析图像可知，当小灯泡两端电压减小时，小灯泡的电阻（选填“增大”“减小”或“不变”）；(4)当小灯泡两端电压为2V时，实际功率在以下哪个范围内()A．P实＜0.48WB．0.48W＜P实＜0.6WC．0.6W＜P实＜0.75WD．P实＞0.75W(5)实验结束后，小杜继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则她画出的U-I图象应为图丙中的虚线（填“①”、“②”或“③”）；(6)小杜认为小灯泡的额定功率只测一次，误差较大，故又用上述器材多次实验测小灯泡的额定功率，当小灯泡正常发光一段时间后，小杜收拾实验器材时惊奇的发现小灯泡比滑动变阻器的电阻丝更烫手，原因。11．如图甲是小奇探究“影响电流热效应因素”的实验装置图。(1)如图甲所示的装置中小奇通过观察来反映电流产生热量的多少；通电一段时间后，可知R1电阻产生热产生热量多，由此可以说明：；(2)实验过程中，小奇发现实验现象并不明显，可能的原因是（一条即可）；(3)利用图甲小奇同学想“探究电流热效应与电流的关系”，请写出你需要收集的证据；(4)小奇用如图甲所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，图乙中能正确反映h-I关系的是。12．在探究“电流产生的热量跟什么因素有关”的实验中，两个密闭容器中都接有一段电阻丝，接通电路前，两个U型管的液面均相平：(1)图甲中通电一段时间后，观察到b管内液柱上升的较快，说明：；(2)如图乙所示的装置，是探究电流通过导体产生的热量跟关系；(3)如图丙、丁所示，电阻、、、均为发热电阻。请根据实验结果分析推理：①图丙、丁中的最大功率和最小功率均相同，则电阻；（选填“>”、“<”或“=”）②丙图中的最大功率是最小功率的10倍，若用电阻替换，则的功率变为原来的4倍，由此可知发热电阻=。五、计算题13．小灯泡（点光源）发出的光沿半径向外传播，在单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能叫做光强。有同学设计并进行了如图所示的实验：将一个“6伏，8.0瓦”的小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光强传感器，以测定与光源间距为d时相应的光强值I，测得多组数据；将数据标在坐标图上，得到一根过原点的直线。（1）根据图线，求出该小灯泡将电能转化为光能的效率。（已知球表面积计算公式为，R为球半径）（2）为两盏额定电功率为200瓦照明用的路灯，其发光效率与光能的传播规律同上述实验。安装在离地面高5米处，P为路灯连线中点的正下方路面上的一点，为使照射到P点的光强不小于0.013瓦·米，则相邻两盏路灯之间的最远距离为多少？14．如图所示，M为电动机，其线圈电阻rM=0.4Ω，定值电阻R=24Ω，电源内阻r不可忽略，电源电压U=40V，当S断开时，电流表的示数为I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A。求：(1)电源内阻r；(2)开关S闭合时，通过电动机M的电流；(3)开关S闭合时，电动机输出的机械效率。15．