初中物理能量解答题

如图所示，小灯泡 $L$ 的额定电压为 $3.8V$ ，定值电阻 $R$ 阻值为 $20\Omega$ ，闭合开关，流过 $R$ 的电流为 $0.1A$ ，流过 $L$ 的电流为 $0.2A$ ．求：

（1）此时 $L$ 的电阻；

（2） $L$ 的实际功率；

（3）通电 $20s$ ， $L$ 、 $R$ 共消耗的电能。

装有水的容器在大小为 $10N$ 的拉力 $F$ 作用下运动，图1为容器三段运动的示意图， $F$ 的方向始终沿着容器运动方向， $\mathit{OP}$ 段、 $\mathit{MN}$ 段为水平地面。在 $\mathit{MN}$ 段容器中的水少于 $\mathit{OP}$ 段，容器在 $\mathit{OP}$ 段、 $\mathit{MN}$ 段的速度一时间图象和 $\mathit{QR}$ 段的路程一时间图象如图2所示。

（1）求 $F$ 在 $\mathit{OP}$ 段做的功；

（2）求 $F$ 在 $\mathit{QR}$ 段的功率；

（3）容器在 $\mathit{OP}$ 段和 $\mathit{MN}$ 段受到摩擦力分别为 $f_1$ ， $f_2$ ，则 $f_1$ 　 $=$ 　 $f_2$ （选填" $>$ "" $=$ "" $<$ " $)$ 。

安全用电至关重要，请你用生活用电相关知识解释下面两个问题。

（1）空气开关在电流过大时会自动断开，造成电流过大的原因是什么？

（2）电灯的开关为什么要接在火线和灯泡之间？

用标有"2.5V"小灯泡，进行"研究小灯泡的电功率"实验。（允许加在小灯泡两端的最大电压为1.2U _额）

（1）进行实验：

①如图1是未连接好的电路，请你用笔画线代替导线，正确连接图中实物电路。

②如图2，当小灯泡两端电压为2.5V时，电流表示数是 　    　A，灯泡额定功率是 　 　W。

（2）通过实验得到：灯泡实际功率越大，灯越亮。试从能量转化角度解释"灯泡实际功率越大，灯越亮"的原因。

（3）以小灯泡为例，用数据说明选用电流表0.6A而不用3A量程的理由。

在做"测量小灯泡的电阻"的实验时，小明选用了电压为6V的电源，额定电压为3.8V的小灯泡和其它合适的器材，并连接了部分实验电路，如图所示：

（1）为了完成实验，请你帮他用笔画线代替导线将电路连接完整（要求导线不能交叉，滑动变阻器的滑片向右移动时电流表示数变小）

（2）电路连接好后，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到 　    　（选填"A端"或"B端"）；

（3）当闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，灯丝突然烧断，此时电压表的示数 　 　（选填"变大"、"变小"或"不变"）。

（4）换相同规格的灯泡，重新实验并记录数据如下表：

电压/V	2.0	2.5	2.8	3.0	3.2	3.5
电流/A	0.40	0.48	0.53	0.56	0.58	0.61
电阻/Ω	5.0	5.2	5.3	5.4	5.5	5.7
平均电阻/Ω	5.4

根据实验数据，小明确定平均电阻就是小灯泡的电阻，你认为这种做法合理吗？ 　 　（选填"合理"或"不合理"），你的理由是 　                                    　。

（5）小明还想利用现有的实验器材测量小灯泡的额定功率，但此时电压表0～15V量程突然损坏，而0～3V量程完好。请你在不增减器材的情况下，帮他设计测量小灯泡额定功率的实验。要求写出必要的实验步骤，用字母（或数值）记录所测得的物理量并写出小灯泡额定功率的表达式。

实验步骤： 　                                                             　

小灯泡额定功率的表达式： 　                   　。

如图所示电路，电源电压恒为12V，定值电阻R为12Ω，灯泡L标有"12V 0.5A"字样，假设灯丝电阻不随温度的变化而变化，求：

（1）灯泡L的额定功率是多少？

（2）当断开开关S ₂、闭合S ₁和S ₃时，电路中的总电流是多少？

（3）开关S ₁、S ₂、S ₃分别处于什么状态时，整个电路消耗的总功率最小？此时的总功率为多少？

小禹在复习"探究导体的电阻与哪些因素有关"的实验时，产生了一些疑惑；实验中为什么选择不常见的镍铬合金作为研究的导体，而不选用常见的铜丝？难道选用铜丝会不利于探究？带着这些思考，小禹决定进行实验验证；

（1）为了能够更好地反映出电阻的变化，小禹可以在如图所示的电路中接入 　    　，且与研究导体 　 　联。

（2）连接电路时，开关必须处于 　 　状态。

（3）实验中，选择一根带鳄鱼夹的导线，主要是为了方便改变 　              　。

（4）分别用铜丝、镍铬合金丝进行实验，记录实验结果于下表，对比实验记录，发现用 　  　作为研究导体，实验现象不明显。不明显之处是： 　                     　。

研究导体	铜丝				镍铬合金丝
长度/cm	100	80	50	100	100	80	50	100
直径/mm	0.5	0.5	0.5	0.7	0.5	0.5	0.5	0.7
灯泡亮度	很亮	很亮	很亮	很亮	较亮	较亮	亮	亮
电流/A	0.42	0.42	0.43	0.43	0.24	0.26	0.31	0.30

（5）通过实验，小禹解开了心中的疑惑，并进一步理解了滑动变阻器的原理及其在电学实验中的作用，如在图2所示的"探究电流与电阻的关系"实验中，将电阻R由5Ω换成10Ω后，滑动变阻器的滑片应该向 　     　（选填"上"或"下"）端移动，以起到使电阻R两端电压 　      　的作用。

"可燃冰"是未来洁净的新能源。2017年5月，我国首次可燃冰试采成功。可燃冰具有热值大，能直接点燃等特点，它的热值约为5.9×10 ⁹J/m ³．问完全燃烧1m ³的可燃冰能使质量约为多少kg的20℃的水温度升高到100℃？（水的比热容为4.2×10 ³J/（kg•℃））

图1是某手机充电示意图及简化电路图。如表是充电过程中某些时段相关数据

充电时间	阶段 0-5min	阶段 5min-10min		阶段 80min-85min
数据线两端电压U/V	5.0	4.5		5.0
流经数据线的电流I/A	4.4	4.0
数据线和手机的总功率P/W	22.0	18.0		2.5

（1）求0-10min数据线和手机消耗的总电能。

（2）求D阶段流经数据线的电流。

（3）充电过程中数据线阻值可认为不变，分析数据线在A、D哪段时间产生的热量多。

（4）智能手机的“近场通讯”、“蓝牙”功能分别使用1.356×10⁷Hz、2.4×10⁹Hz这两个波段的电磁波进行通讯（如图。

近场通讯、蓝牙使用的电磁波

①都是无线电波

②都能在真空传播

③真空中传播的速度一样大

④蓝牙的波长比近场通讯的大

上述哪些说法是正确的　　。（选填序号）

某同学按照如图所示的电路图测量额定电压为2.5V灯泡的电阻。

（1）开关闭合前，滑片应置于 　 　（选填"A"或"B"）端。

（2）开关闭合后，逐渐移动滑片，并依次记下灯泡的发光情况和电表示数。实验记录如下表：

数据序号	1	2	3	4	5
发光情况	熄灭	熄灭	较暗	不很亮	明亮
电压U/V	0.1	0.5	1.3	2.1	2.5
电流I/A	0.05	0.16	0.21	0.26	0.28
算出的电阻R/Ω		3.13	6.19	8.08	8.93

①表中空格中的数值为 　 　。

②灯泡的额定功率为 　 　W。

③通过计算发现，灯泡在亮度不同时电阻不同，原因可能是 　 　。由此可以推断，家庭电路中，在灯泡刚接通瞬间，灯泡的实际功率比额定功率 　 　，灯泡容易 　 　。

如图为一种测量体重的装置，其中体重示数计是由　 　表改装成的。当没有测体重时，绝缘体使电路　 　（选填“切断”或“接通”）。电路中R₁的作用是　 　。

为了探究电流跟电压的关系，小红同学设计了图甲所示的电路。

（1）请根据电路图，用笔画线代替导线将图乙中未连接完整的电路连接起来。（导线不能交叉）

（2）调节滑片位置，改变定值电阻两端的电压，得到电流表和电压表示数如丙和丁图，则电流表的示数为 　 　A，电压表的示数为 　 　V。

次序	1	2	3	4	5
电阻/Ω	40	20	10	7	5
电流/A	0.25	0.5	1.0	1.5	2.0

（3）如果仍用图甲的电路研究电流与电阻的关系，实验中换用不同阻值的定值电阻后，每次应调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变。实验记录数据如上表所示，请根据表中数据在图戊的坐标纸上描点作出图象，由图象可得出的实验结论是 　 　。（实验器材使用正确，量程选用合理）

如图甲所示电路，当开关S闭合，S₁、S₂都断开时，调节滑动变阻器，测得滑动变阻器消耗的电功率P随其两端电压U的变化情况如图乙所示。已知R₁的阻值为10Ω，电源电压保持恒定。求：

（1）当滑动变阻器功率为最大值时，电流表的示数是多少安？

（2）电源电压为多少伏？

（3）将S、S₁、S₂都闭合时，电流表示数为1.5A，求通电2min电阻R₃产生的热量是多少焦？

委内瑞拉安赫尔瀑布是世界上最高的瀑布，也叫做丘伦梅鲁瀑布，瀑布总落差可达到979m．如果水下落时重力做功的50%转变为水的内能，则质量为m的水从该瀑布顶端下落到底端温度升高了多少℃？（计算结果保留到小数点后一位）

小明同学为了“测量小灯泡的电功率”，准备有如下器材：电源（电压6V，保持不变），小灯泡（额定电压3.8V，电阻约为20Ω），滑动变阻器A“10Ω 1A”，滑动变阻器B“20Ω 1A”，电压表（量程为0～3V、0～15V）、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）各一个，开关一个，导线若干。

（1）要完成此实验应该选择滑动变阻器　　（填“A”或“B”）较为合适。

（2）他在连线的过程中发现电压表的0～15V量程已坏，要想测小灯泡的额定功率，请你补充完成图中的实验电路的设计。

（3）他连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片时发现灯泡亮度较暗且不变，且两表示数也不变，出现此现象的原因是　　。