2022屆全國高三物理模擬試題匯編：焦耳定律

更新時間：2022-07-22 瀏覽次數(shù)：24 類型：二輪復習

一、單選題

1. (2021高二上·南京會考) 下列計算熱量的公式中，哪一個是焦耳定律的普遍適用公式（）

A . Q＝UIt B . Q＝I²Rt C . $\text{[math]}$ D . 上面三個都是

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2. (2022·寧波模擬) 電阻R和電動機M串聯(lián)接到電路時，如圖所示，已知電阻R跟電動機線圈的電阻值相等，電鍵接通后，電動機正常工作．設電阻R和電動機M兩端的電壓分別為U₁和U₂ ，經(jīng)過時間t，電流通過電阻R做功為W₁ ，產(chǎn)生熱量Q₁ ，電流通過電動機做功為W₂ ，產(chǎn)生熱量為Q₂ ，則有（）

A . U₁₂ ， Q₁=Q₂ B . U₁=U₂ ， Q₁=Q₂ C . W₁=W₂ ， Q₁>Q₂ D . W₁₂ ， Q₁₂

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3. (2020·楚雄模擬) 如圖所示為一個經(jīng)雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，正弦交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。則現(xiàn)在電燈上電壓的有效值為（）

A . U_m B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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4. (2019·西藏模擬) 把如圖所示的交變電流通過定值電阻R，經(jīng)過一個周期T，產(chǎn)生的熱量是多少：（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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5. (2019·濱州模擬) 如圖所示線圈匝數(shù)為n的小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈面積為S，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO＇勻速轉動．矩形線圈電阻為r，矩形線圈通過兩刷環(huán)接電阻R，伏特表接在R兩端．當線圈以角速度ω勻速轉動，下列說法正確的是（）

A . 從線圈與磁場平行位置開始計時瞬時電動勢為e=nBSωsinωt B . 當線圈平面轉到與磁場垂直時電壓表示數(shù)為零 C . 線圈從與磁場平行位置轉過90°過程中通過電阻R的電荷量為 $\text{[math]}$ D . 線圈轉一周的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為 $\text{[math]}$

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6. (2019·泰安模擬) 如圖，傾角為 $\text{[math]}$ 的光滑斜面上存在著兩個磁感應強度大小相同的勻強磁場，其方向一個垂直于斜面向上，一個垂直于斜面向下，它們的寬度均為L。一個質量為m、邊長也為L的正方形線框以速度 $\text{[math]}$ 進入上部磁場恰好做勻速運動， $\text{[math]}$ 邊在下部磁場運動過程中再次出現(xiàn)勻速運動。重力加速度為g，則（）

A . 在 $\text{[math]}$ 進入上部磁場過程中的電流方向為 $\text{[math]}$ B . 當 $\text{[math]}$ 邊剛越過邊界 $\text{[math]}$ 時，線框的加速度為 $\text{[math]}$ C . 當 $\text{[math]}$ 邊進入下部磁場再次做勻速運動時．速度為 $\text{[math]}$ D . 從 $\text{[math]}$ 邊進入磁場到 $\text{[math]}$ 邊進入下部磁場再次做勻速運動的過程中，減少的動能等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱

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二、多選題

7. (2020·大豐模擬) 如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導軌平面與水平面成θ角，其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計．金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且接觸良好，ab棒接入電路的電阻為R，當流過ab棒某一橫截面的電荷量為q時，棒的速度大小為υ，則金屬棒ab在這一過程中（）

A . 加速度為 $\text{[math]}$ B . 下滑的位移為 $\text{[math]}$ C . 產(chǎn)生的焦耳熱為 $\text{[math]}$ sinθ﹣ $\text{[math]}$ mv² D . 受到的最大安培力為 $\text{[math]}$

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8. (2020·雞澤模擬) 如圖甲所示，質量為m、電阻為r的金屬棒ab垂直放置在光滑水平導軌上，導軌由兩根足夠長間距d的平行金屬桿組成，其電阻不計，在導軌左端接有阻值R的電阻，金屬棒與導軌接觸良好，整個裝置位于磁感應強度B的勻強磁場中。從某時刻開始，導體棒在水平外力F的作用下向右運動（導體棒始終與導軌垂直），水平外力隨著金屬棒位移變化如圖乙所示，當金屬棒向右運動位移x時金屬棒恰好勻速運動.則下列說法正確的是（）

A . 導體棒ab勻速運動的速度為 $\text{[math]}$ B . 從金屬棒開始運動到恰好勻速運動，電阻R上通過的電量 $\text{[math]}$ C . 從金屬棒開始運動到恰好勻速運動，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 $\text{[math]}$ D . 從金屬棒開始運動到恰好勻速運動，金屬棒克服安培力做功 $\text{[math]}$

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9. (2019·淄博模擬) 如圖所示，左側接有定值電阻R的光滑導軌處于垂直導軌平面向上的勻強磁場中，磁感應強度為B，導軌間距為d．一質量為m、阻值為r的金屬棒在水平拉力F作用下由靜止開始運動，速度與位移始終滿足 $\text{[math]}$ ，棒與導軌接觸良好，則在金屬棒移動的過程中（）

A . 通過R的電量與 $\text{[math]}$ 成正比 B . 金屬棒的動量對時間的變化率增大 C . 拉力的沖量為 $\text{[math]}$ D . 電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為 $\text{[math]}$

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10. (2019·重慶模擬) 如圖，電阻不計的足夠長平行金屬導軌MN和PQ水平放置，MP間有阻值為R=1Ω的電阻，導軌相距為2m，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B=0.5T。質量m為0.5kg，電阻為1Ω的導體棒CD垂直于導軌放置并接觸良好，CD棒與導軌的動摩擦因數(shù)μ=0.2。現(xiàn)導體棒獲得初速度v₀為10m/s，經(jīng)過距離x=9m進入磁場區(qū)，又經(jīng)2s后停了下來，g=10m/s²。則該過程中流過導體棒CD的電量q及電阻R產(chǎn)生的熱量Q正確的是（）

A . q=2C B . q=4C C . Q=12J D . Q=6J

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11. (2019·河南模擬) 兩根相距為L且足夠長的金屬彎角光滑導軌如圖所示放置，它們最右端接有阻值為R的電阻，導軌一部分在同一水平面內(nèi)，另一部分與水平面的夾角為θ．質量均為m，電阻為R的相同金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸，導軌的電阻不計。整個裝置處于磁感應強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場中，當ab桿在平行于水平導軌的拉力F作用下沿導軌勻速運動時，cd桿恰好處于靜止狀態(tài)。重力加速度為g，以下說法正確的是（）

A . ab桿所受拉力F的大小為 $\text{[math]}$ B . ab桿兩端的電勢差 $\text{[math]}$ C . 電阻的發(fā)熱功率為 $\text{[math]}$ D . v與m大小的關系為 $\text{[math]}$

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三、綜合題

12. (2020·鹽城模擬) 如圖所示，邊長為L、電阻為R的單匝正方形線圈abcd繞對稱軸OO′在磁感應強度為B的勻強磁場中勻速轉動，角速度為 $\text{[math]}$ 。求：
1. （1）穿過線圈磁通量的最大值 $\text{[math]}$ ；
2. （2）線圈ab邊所受安培力的最大值F_m；
3. （3） —個周期內(nèi)，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q。
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13. (2020·天津模擬) 所圖所示，匝數(shù)N、截面積 $\text{[math]}$ 、電阻R的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向下的隨時間均勻增加的勻強磁場B₁.線圈通過開關k連接兩根相互平行、間距d的傾斜導軌，導軌平面和水平面的夾角為 $\text{[math]}$ ，下端連接阻值R的電阻．在傾斜導軌間的區(qū)域僅有垂直導軌平面斜向上的勻強磁場B.接通開關k后，將一根阻值2R、質量m的導體棒ab放在導軌上.導體棒恰好靜止不動.假設導體棒始終與導軌垂直且與導軌接觸良好，不計摩擦阻力和導軌電阻，重力加速度為 $\text{[math]}$ 。
1. （1）求磁場B₁的變化率 $\text{[math]}$ ；
2. （2）斷開開關k，導體棒ab開始下滑，經(jīng)時間t沿導軌下滑的距離為x，求此過程導體棒上產(chǎn)生的熱量Q.
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14. (2020·天津模擬) 如圖所示，在傾角θ= $\text{[math]}$ 的絕緣光滑斜面上，固定兩根平行光滑金屬導軌，間距l(xiāng)=0.4m，下端用阻值R=0.8Ω的電阻連接。質量m=0.2kg、電阻r=0.2Ω、長為l的導體桿垂直放置在導軌上，兩端與導軌始終接觸良好。整個裝置放置在垂直于斜面向上的勻強磁場中，磁感應強度B=0.5T。某時刻用平行于導軌向上的推力F作用在桿的中點，使桿從靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度a=0.5m/s² ， 2s以后，推力大小恒為0.8N，桿減速運動了0.45m，速度變?yōu)?，不計導軌電阻，取g=10m/s² ，求：
1. （1） t=2s時，克服安培力做功的功率；
2. （2）桿做減速運動的整個過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量。
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15. (2019·青島模擬) 如圖，平行光滑金屬導軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成，導軌間距L=0.2m。水平導軌的一部分處于磁感應強度B=0.5T、方向垂直于水平導軌平面向上的勻強磁場中，與水平導軌垂直的虛線MN和PQ為磁場區(qū)域的左、右邊界。在磁場中離左邊界d=0.4m處垂直于水平導軌靜置導體棒a，在傾斜導軌上高h≡0.2m處垂直于導軌放置導體棒b?，F(xiàn)將導體棒b由靜止釋放，最終導體棒a以lm/s的速度從磁場右邊界離開磁場區(qū)域。已知導體棒a、b的質量均為m=0.01kg，阻值均為R=0.1Ω，棒的長度均等于導軌間距，不計導軌電阻，運動過程中導體棒始終垂直于導軌且接觸良好，重力加速度g=10m/s² ．求：
1. （1）導體棒b剛進入磁場時，導體棒a的加速度大?。?
2. （2） a棒離開磁場時，b棒的速度大?。?
3. （3）整個過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q。
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16. (2019·黑龍江模擬) 水平光滑平行導軌上靜置兩根完全相同的金屬棒，已知足夠長的導軌間距為 $\text{[math]}$ ，每根金屬棒的電阻為 $\text{[math]}$ ，質量均為 $\text{[math]}$ 。整個裝置處在垂直導軌豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 時刻，對 $\text{[math]}$ 沿導軌方向施加向右的恒力 $\text{[math]}$ ，作用 $\text{[math]}$ 后撤去，此刻 $\text{[math]}$ 棒的速度為 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 棒向右發(fā)生的位移 $\text{[math]}$ 。試求：
1. （1）撤力時 $\text{[math]}$ 棒的速度；
2. （2）從最初到最終穩(wěn)定的全過程中， $\text{[math]}$ 棒上產(chǎn)生的焦耳熱；
3. （3）若從最初到最終穩(wěn)定的全過程中，經(jīng)歷的時間為 $\text{[math]}$ ，求這段時間內(nèi)的感應電流的有效值。
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17. (2019·寶坻模擬) 如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為 $\text{[math]}$ ，導軌平面與水平面的夾角 $\text{[math]}$ ，導軌電阻不計，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面向上．長為的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，金屬棒的質量為 $\text{[math]}$ 、電阻為 $\text{[math]}$ ．兩金屬導軌的上端連接一個燈泡，燈泡的電阻 $\text{[math]}$ ，重力加速度為g．現(xiàn)閉合開關S，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導軌平面向上的、大小為 $\text{[math]}$ 的恒力，使金屬棒由靜止開始運動，當金屬棒達到最大速度時，燈泡恰能達到它的額定功率．求：
1. （1）金屬棒能達到的最大速度v_m；
2. （2）燈泡的額定功率P_L；
3. （3）若金屬棒上滑距離為L時速度恰達到最大，求金屬棒由靜止開始上滑4L的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱Q_r ．
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18. (2019·大連模擬) 如圖所示，光滑平行金屬軌道的傾角為θ，寬度為L.在此空間存在著垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應強度為B.在軌道上端連接阻值為R的電阻.質量為m電阻為 $\text{[math]}$ R的金屬棒擱在軌道上，由靜止釋放，在下滑過程中，始終與軌道垂直，且接觸良好.軌道的電阻不計.當金屬棒下滑高度達h時，其速度恰好達最大.試求：
1. （1）金屬棒下滑過程中的最大加速度.
2. （2）金屬棒下滑過程中的最大速度.
3. （3）金屬棒從開始下滑到速度達最大的過程中，電阻R所產(chǎn)生的熱量
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