初中物理能量解答题

电热毯（俗称“电褥子”）是根据电流的　热　效应制成的。小亮家的电热毯通电后指示灯不亮，小亮检修时发现是电热丝断了，他把电热丝的两个断头连接起来，他发现连接处比别处更热，这是为什么？

电炉子是根据电流的　　效应制成的。如图所示，电炉丝热得发红，而和它相连接的铜导线却几乎不发热，为什么？

我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为 $50\mathit{kg}$，最高速度为 $25\mathit{km}/h$。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。试问：

（1）对蓄电池充电时，电能转化为　 　能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是　　。

（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为 $100W$，充满电需要 $5h$，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？

（3）蓄电池充满电后，其储存电能的 $75\%$用于车克服阻力做功，当质量为 $70\mathit{kg}$的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的 $\frac{1}{40}$，则车最多能行驶多少小时？

（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的　　较大，以减小行车危险。

在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了如下器材：电源电压 $U$恒为 $8V$，滑动变阻器规格为“ $20\Omega 2A$ “，小灯泡的额定电压 $U_{额}=2.5V$，额定功率小于 $1.2W$，两个阻值分别为 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻 $R_0$可供选择。

（1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接。

（2）正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示。当电压表示数为 $2.5V$时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为　1.05　 $W$。

实验次数 物理量	1	2	3	4	5
电压 $/V$	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流 $/A$	0.24	0.32	0.38		0.44
电功率 $/W$

（3）分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而　　。根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是 $R_0=$　　 $\Omega$的定值电阻。

（4）完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，所用电压表量程为“ $0~15V$”，请将以下实验步骤补充完整。

①检查电路无误后，闭合开关 $S$，将开关 $S_1$拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为　　；

②滑片不动，再将开关 $S_1$，拨至“2”，读出电压表示数为 $U_0$；

③小灯泡的额定功率： $P_{额}=$　　。（用 $U_{额}$、 $U_0$、 $R_0$表示）

若步骤②中，在将开关 $S_1$拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值　　（选填“偏大”或“偏小” $)$。

某额定电压为 $220V$的电动扶梯（已接地），只需在白天且有人时开启，利用红外线开关 $S_1$（有人时闭合、无人时断开）及可见光开关 $S_2$（白天闭合、夜间断开）即可实现自动控制。请在图中按要求正确完成电路连接。

在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。

（1）如图所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与　   　相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过　　的方式改变了水的内能。

（2）电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？

额定容量	$2.0L$
额定电压	$220V$
额定功率	$2000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（3）为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为 ${15}^{°}\text{C}$的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时 $7\mathit{min}$。已知烧水时气压为1个标准大气压， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，则该电热水壶的加热效率为多少？

（4）小刚发现电热水壶的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。请利用所学的物理知识进行解释。

小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻 $R_x$的阻值，阻值大约为 $5\Omega$

（1）请你根据电路图，用笔画线代替导线，在图乙中完成实验电路的连接。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在 $a$、 $b$之间和 $b$、 $c$之间，电压表均有示数；接在 $a$、 $c$之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是　　。

（4）排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据。画出了待测电阻 $R_x$的 $I-U$图象，如图丙所示。由图象可得 $R_x=$　　 $\Omega$。

（5）小芳又设计了一种方案，也测出了 $R_x$的阻值。电路如图丁所示， $R_0$为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下：

①当开关　　时，电流表读数为 $I_l$；

②当开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时，电流表读数为 $I_2$；

③待测电阻 $R_x=$　　。（用已知和测出的物理量符号表示）

豆浆机主要由电动机和电热管组成。下表为某型号豆浆机的主要技术参数。如图是用豆浆机在额定电压下做一次豆浆的过程中电热管和电动机的 $P-t$图象。

额定容量	$1L$
额定电压	$220V$
电动机的额定功率	$120W$
电热管的额定功率	$1000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（1）豆浆机中电热管和电动机是　并联　（选填“串联”或“并联” $)$关系，电动机将电能转化为　　能。

（2）豆浆机正常工作时，通过电热管的电流是多少？（结果保留两位小数）

（3）豆浆机正常工作，做一次豆浆消耗的电能是多少？

（4）豆浆机正常工作时，若在第一个加热阶段消耗的电能有 $87.5\%$被豆浆吸收，则能使额定容量的豆浆温度升

高多少？ $[$豆浆的比热容取 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，密度与水相同， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$． $]$

小明在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压恒为 $3V$，小灯泡上标有“ $2.5V$ “字样。

（1）请你根据如图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，将图乙中未完成的电路连接完整。要求：当滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变小。

（2）闭合开关，调节滑片到某一位置时，电压表示数如图丙所示，示数为　 　 $V$．要测量小灯泡的额定

功率，应将滑片向　　（选填“左”或“右” $)$移动。

（3）调节滑动变阻器，测出多组数据，画出了如图丁所示的 $I-U$图象，由图象可知，小灯泡的额定功率为　　 $W$．小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的增大而　　（选填“增大”“不变”或“减小” $)$。

（4）小明分析图象发现，当小灯泡两端电压为零时，通过小灯泡的电流也为零，他认为小灯泡不通电时，灯丝

的电阻为零，他的观点正确吗？　　。理由是　　。

小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。 $\mathit{ABO}$为一水平杠杆， $O$为支点， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=5:1$，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到 $6V$时，报警器 $R_0$开始发出报警信号。已知电路中电源电压为 $8V$， $R_0$的阻值恒为 $15\Omega$，压力传感器 $R$固定放置，其阻值随所受压力 $F$变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问：

（1）由图乙可知，压力传感器 $R$的阻值随压力 $F$的增大而　减小　；

（2）当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？

（3）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？

（4）若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，踏板触点 $B$应向　　（选填“左”或“右” $)$移动，并简要说明理由。

如图所示，工人用斜面向上、大小为 $500N$的推力，将重 $800N$的货物从 $A$点匀速推至 $B$点；再用 $100N$的水平推力使其沿水平台面匀速运动 $5s$，到达 $C$点。已知 $\mathit{AB}$长 $3m$， $\mathit{BC}$长 $1.2m$，距地面高 $1.5m$。试问：

（1）利用斜面搬运货物主要是为了　   　；

（2）货物在水平面上运动的速度为多少？

（3）水平推力做功的功率为多少？

（4）斜面的机械效率为多少？

在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小强选用了 $4\Omega$、 $8\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$四个定值电阻，电源电压恒为 $3V$。

（1）请按图甲所示的电路图，将实物图乙连接完整。

（2）闭合开关接触时，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，造成这一现象的原因可能是　    　。

（3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当选用 $4\Omega$的电阻时，电流表示数如图丙所示，记为　　 $A$；以后每更换一个阻值更大的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表的示数　　，同时记下对应的电流值。

（4）根据实验数据，小强做出了如图丁所示的 $I-R$图象，由于此图线为曲线，小强认为不便直观判断 $I$与 $R$的定量关系，于是对图象中的坐标进行了巧妙变换，从而直观判断出了 $I$与 $R$的关系。你认为小强的改进方法是：　　。

图中虚线框内是一台灯旋钮开关的内部电路简图，通过它可控制台灯的通断和亮度。请将电路图连接完整，使其符合安全用电的原则。

如图是一款备受青年人喜爱的双轮电动平衡车，已知该车重 $200N$，设计的最大行驶速度为 $5m/s$。试问：

（1）该电动平衡车水平行驶时，电动机将　电　能转为　　能。

（2）体重为 $600N$的小强站在车上，轮胎与水平地面的总接触面积为 $40c{m}^2$，则车对地面的压强为多少？

（3）在水平路面上，当车以最大速度匀速行驶 $24\mathit{km}$时，所受阻力恒为 $25N$，则车行驶的时间和功率分别为多少？

小明在“探究电流与电压的关系”的实验中，所用电源电压恒为 $3V$。

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）闭合开关试触时，发现电流表有示数，电压表没有示数，产生此故障的原因可能是　　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表示数为 $1.0V$时，电流表示数如图乙所示，记录电流值为　　 $A$：继续调节滑片 $P$，记录多组电压、电流值。根据实验数据，你如何判断出电流与电压成正比？请说出一种方法　　。

（4）实验结束后，小明还想知道所用滑动变阻器的最大阻值是否与铭牌标注一致，于是设计了如图丙所示的电路，请你将他的实验步骤补充完整，并将所测物理量用字母表示，已知定值电阻的阻值为 $R_0$。

①将滑动变阻器滑片 $P$移到最右端 $b$，记录此时电流表示数为 $I_1$；

②　　；

③滑动变阻器的最大阻值 $R_{\mathit{滑动}}=$　　。（用测出的物理量和已知量的字母表示）