初中物理能量解答题

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　　。

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？

某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压 $U$恒为 $15V$，定值电阻 $R_0=10\Omega$， $R_1$为一竖直固定光滑金属棒，总长 $40\mathit{cm}$，阻值为 $20\Omega$，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片 $P$固定在弹簧下端且与 $R_1$接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体 $M$通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重 $80N$，高 $60\mathit{cm}$，底面积为 $100c{m}^2$．当水位处于最高位置 $A$时， $M$刚好浸没在水中，此时滑片 $P$恰在 $R_1$最上端；当水位降至最低位置 $B$时， $M$的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力 $F$与其伸长量△ $L$的关系如图乙所示。闭合开关 $S$，试问：

（1）当水位下降时，金属棒接入电路的长度　减小　，电压表示数　　。（两空均选填“增大”或“减小” $)$

（2）当水位处于位置 $A$时，电压表的示数为多少？

（3）水位由位置 $A$降至 $B$这一过程，弹簧的长度增加了多少？电压表的示数变化了多少？

（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

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。

在研究性学习活动中，小玲所在的科研小组对南水北调中线工程进行了调查与研究

（1）南水北调中线工程从我省南阳丹江口水库引水，穿过黄河，直通北京。两地海岸高度差约 $100m$，经过工程师的精心设计，实现了渠水全程自流。渠水流动的动能是由　重力势　能转化而来的。渠水在贯穿黄河时，工程师设计了图甲所示的穿黄隧洞，整个穿黄隧洞相当于一个　　。

（2）穿黄隧洞由两条并排的，直径和长度都相同的圆形隧洞组成，单个隧洞从南岸进水口到北岸出水口的长度为 $4260m$。小玲自制了一个能悬浮于水中的“浮子”，能随渠水以相同速度流动。将”浮子”放入南岸进水口处，经 $23\mathit{min}40s$的时间到达北岸出水口。则穿黄隧洞中水的平均流速为多少？

（3）查资料知，水的压强随深度变化的关系图象如图乙所示，在深度为 $h=30m$的穿黄隧洞底部，水在面积为 $1c{m}^2$的面上产生的压力大小相当于多少千克物体的重力？ $(g$取 $10N/\mathit{kg}$，不考虑水面大气压的影响）

（4）如果每条穿黄隧洞的直径约为 $8m$，求两条穿黄隧洞的总输水能力约为每秒多少立方米？ $(\pi$取 $3)$

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）

假期中，小刚乘飞机从郑州到广州旅行，对飞机上涉及的物理知识进行了分析与研究。

（1）飞机飞行时，机翼上方的空气流速　　（选填“大于”“等于”或“小于” $)$下方的空气流速，使机翼上下两表面产生压力差，为飞机提供升力。

（2）飞机在高空飞行时，机舱外气压很低，机舱内始终保持 $1.0\times {10}^5\mathit{Pa}$的气压，如图甲所示是大气压随高度变化的图象。当客机飞行在 $7\mathit{km}$的高度时，面积为 $200c{m}^2$的舷窗承受的内外压力差是多少？

（3）从郑州到广州的航线里程为 $1400\mathit{km}$，起飞时间是 $17:40$，到达广州的时间为 $19:25$，这次航班飞行的

平均速度是多少？小刚查阅资料获知，自己乘坐的该型号飞机达到最大巡航速度 $900\mathit{km}/h$时，发动机的推力为 $2\times {10}^{5}N$，则此时发动机的输出功率是多少？

（4）乘飞机时，有很多安全须知与物理有关，请从如图乙所示的安全图标中选择一个，用所学物理知识进行解释。

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　　。