初中物理能量解答题

在冬天学校为了让师生能喝上热水，买了多台电热水壶，其铭牌上标有“ $220V10A$”字样，求：

（1）一台电热水壶正常工作 $210s$消耗的电能。

（2）若电热水壶放出的热量全部被水吸收，那么一台电热水壶 $210s$内可将质量为多少 $\mathit{kg}$初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到 ${75}^{°}\text{C}$． $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

在测量小灯泡电功率的实验中，已知灯泡额定电压 $U=2.5V$，电源电压保持不变

（1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。

（2）调节滑动变阻器，使电压表示数为 $2.5V$，此时电流表示数（如图乙）为　 $A$，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

（3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率。其中，定值电阻的阻值为 $R_0$．先断开开关 $S_2$、闭合开关 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器，使电流表的示数为 $\frac{U_{额}}{R_0}$；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关　　、闭合其它开关，读出电流表示数为 $I$，灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　（用 $R_0$、 $U_{额}$、 $I$的代数式表示）。

人类正面临能源危机，为了找到更节能的光源，科学家做了大量的实验，实验发现下表中的 $\mathit{LED}$灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同。请通过计算回答下列问题：

（1） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电流是多大？

（2） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电阻是多大？

（3）正常工作 $10h$，使用 $\mathit{LED}$灯比白炽灯要节约多少电能？

类型	$\mathit{LED}$灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	${10}^{-9}$秒	${10}^{-3}$秒
额定功率	12瓦	100瓦

如图所示，电阻 $R_1$的阻值为 $10\Omega$．闭合开关 $S$，电阻 $R_1$两端的电压为 $10V$，电阻 $R_2$两端的电压为 $5V$．求：

（1）电源两端的电压。

（2）通过电阻 $R_1$的电流。

滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动。如图所示，小兵质量约为 $34\mathit{kg}$，所穿的四轮直排旱冰鞋每只质量为 $3\mathit{kg}$，鞋底每个轮子与地面接触面积为 $4c{m}^2$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

求：

（1）小兵自身受到的重力

（2）若比赛时小兵滑行 $1200m$用时 $2.5\mathit{min}$，小兵滑动的平均速度是多少 $m/s$。

（3）小兵单脚滑行时对地面的压强

（4）小兵在练习时，想冲上一个斜坡，请从能量角度分析他该怎样做，为什么？（不计斜坡阻力）

在“测量小灯泡电阻”实验中，小灯泡的额定电压 $U=2.5V$。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）闭合开关后，发现电流表指针如图乙所示，其原因是　          　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片 $P$使电压表示数为 $2.5V$，电流表示数如图丙所示 $I=$　　 $A$，则小灯泡的电阻 $R=$　　 $\Omega$。

（4）如图丁所示，是小华同学利用图甲电路做实验时，测绘出的小灯泡的电流随电压变化的关系图象。在图甲电路中，电源电压 $U=4.5V$保持不变，当滑动变阻器取值 $R_p=10\Omega$时，小灯泡电阻值为 $R_L=$　　 $\Omega$（保留两位小数点）

在"测量小灯泡的功率"实验中，小灯泡标有"2.5V"字样。

（1）图甲中有一处导线连接错误无法正常完成实验，错误的导线是 　　（选填"①"或"②"）。

（2）正确连接电路并检查无误后，闭合开关，发现灯泡不亮，两电表均无示数。为了检查故障，小华将电压表拆下，在开关闭合状态下，分别将电压表接在电源、滑动变阻器及开关两端，结果只有接在滑动变阻器两端时，电压表无示数，则肯定出现故障的元件是 　　。

A．电源    B．开关   C．灯泡   D．滑动变阻器

（3）排除故障后，使小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，电流为 　　A，小灯泡的额定功率为 　　W

（4）你认为利用本实验电路能探究电流与电压的关系吗？答： 　　，理由是 　　。

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　 　。

小华做测量电阻的实验，电源电压为 $6V$，滑动变阻器标有“ $20\Omega 1A$”字样。

（1）在图甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整。

（2）闭合开关前应将滑动变阻的滑片移动　　端。

（3）闭合开关后，电压表示数如图乙所示。为准确测量这一电压，接下来小华应进行的操作是　　。

（4）实验中，滑片置于某位置时，电压表示数突然变为0，而电流表示数不变，产生这一现象的原因是　　。

（5）如表五组数据中有一组数据不是本实验中测得的，它是第　　（填写表格中表示序号的数字）组，你判断的依据是　　。

序号	1	2	3	4	5
$U/V$	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
$I/A$	0.10	0.19	0.30	0.40	0.51

有一台电动起重机，电动机的电功率是 $2.5\times {10}^{3}W$，它在30秒内将质量为 $1.5t$的大石头沿竖直方向匀速提升 $2m$。

（1）大石头的重力是多少 $N$？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（2）起重机提升大石头消耗的电能是多少？

（3）起重机提升大石头的效率是多少？

（4）写出一条提高起重机效率的合理建议：　              　。

用如图所示电路，测量一个额定电压为 $2.5V$的小灯泡的额定功率，电阻 $R$的阻值已知。

（1）请用笔画线代替导线把电路连接完整。

（2）在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到　　端（填“左”或“右” $)$。

（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　　 $V$，此时灯泡正常发光。

（4）接下来应进行的实验步骤是：　　。

“节能减排，低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。李明同学坚持骑自行车上下学，他的质量为 $50\mathit{kg}$，所骑自行车质量为 $15\mathit{kg}$。 $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）若他在平直公路上 $5\mathit{min}$内匀速行驶了 $1500m$，则这段时间他骑行的速度是多大？

（2）若他骑行时的牵引力恒为 $60N$，则他骑行这 $5\mathit{min}$内克服阻力做了多少功？

（3）若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为 $25c{m}^2$，则他骑行时自行车对地面的压强为多少？

小欣利用实验探究“电流跟电阻的关系”。已知电源电压为 $6V$且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega$。

（1）请根据图甲所示的电路图将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）；

（2）小欣把 $5\Omega$定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表无示数而电压表有示数，则电路中的故障可能是　　。

$A$．电阻 $R$处短路    $B$．电阻 $R$处断路    $C$．滑动变阻器处断路

（3）排除故障后进行实验。实验中多次改变 $R$的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的图象。由图象可以得出结论：电压一定时，　　；

（4）将 $5\Omega$定值电阻换成 $10\Omega$定值电阻后，闭合开关，为了保持电压表的示数为　　 $V$不变，应将滑动变阻器的滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$移动，记录此时各表的示数。

如图所示，电源电压是 $12V$保持不变，灯泡 $L$额定电压为 $12V$，灯泡 $L$的阻值是 $8\Omega$，不计温度对灯泡电阻的影响，先将滑动变阻器的滑片 $P$滑到 $a$端，断开 $S_2$，再闭合 $S_1$，此时电压表读数为 $8V$，求：

（1）滑动变阻器的最大阻值是多少？

（2）若将 $P$滑到 $b$端并同时闭合 $S_1$、 $S_2$，此时电流表、电压表的示数各为多大？

用干电池组作为电源的电路计算题中，常有“电源电压保持不变”这句话，小丽对此产生质疑。她想探究电路中电阻值改变时，电源电压是否真的不变。请你替她设计一个探究方案，简要说明探究方法。