初中物理能量实验题

某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证。

（1）如果影响机械效率的因素有 $A$、 $B$、 $C$多个，要研究其与 $B$因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变　　因素，从而进行研究。

（2）下列 $A$、 $B$是同学提出的两个猜想：

猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；

猜想二：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关。

为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验。

验证猜想一的小组应按图　　所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小　　（相等 $/$不相等），则可初步判断猜想一是错误的；

验证猜想二的小组应按图　　所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想二是　　（正确 $/$错误）的。

（3）请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法：　　。

小明欲测量一个阻值标识模糊的定值电阻，图甲所示是他设计的测量电路，图乙是未完成连接的实验电路。

（1）请你按照电路图，用笔画线代替导线，帮助小明把滑动变阻器和电压表正确连入图乙所示的实验电路。

（2）小明将电路连接正确后，闭合开关，调节变阻器的滑片，按照正确的操作测得数据如表所示。根据表中数据，第5次测量的电阻值 $R_5=$　　 $\Omega$

实验序号	电压 $U\left(V\right)$	电流 $I$（A）	电阻 $R\left(\Omega \right)$
1	1.0	0.10	10.0
2	1.5	0.15	10.0
3	2.0	0.20	10.0
4	2.5	0.25	10.0
5	2.8	0.28

（3）图丙中已经把前4次测得的电压 $U$和电流 $I$的值对应点描出，请你在图丙中补描出第5次测量的电压 $U$和电流 $I$值对应的点 $A$，并依据所描的点在图丙中作出该定值电阻的 $U-I$图象。

如图甲所示，是利用伏安法测量小灯泡 $L$的电阻的实验线路，已知 $L$的额定电压为 $2.5V$，滑动变阻器的最大阻值为 $20\Omega$。

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲的实物电路连接完整（要求导线不交叉、闭合开关后，变阻器滑片向左滑动时灯泡变亮）；

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于　　（选填“ $A$端”、“ $B$端”或“ $\mathit{AB}$正中间” $)$；

（3）移动滑片 $P$，当小灯泡 $L$正常发光时，发现电流表示数如图乙所示，则此时电流表的读数为　　 $A$，小灯泡的电阻为　　 $\Omega$（保留一位小数）；

（4）实验操作时，因小灯泡 $L$不慎损坏而出现断路，无论怎样移动滑片 $P$，电压表指针　　（选填“几乎不动”或“明显偏转” $)$。

某实验小组探究金属丝电阻大小与长度的关系，他们取一段粗细均匀的由同种材料制成的金属丝，将金属丝拉直连接在 $A$、 $B$接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹 $P$．实验室还提供了下列器材：电压表、电流表、电池组（电压 $3V)$、滑动变阻器 $(20\Omega$　 $2A)$、刻度尺、开关和导线若干。

（1）为了测量 $\mathit{AP}$段的电阻 $R$，他们连接了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，把图中还没有连接的一根导线接上，使电路完整。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至变阻器的最　　（选填“左”或“右” $)$端。

（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，测得电压表的读数为 $2.0V$，电流表指针偏转如图乙所示，此时金属丝的电阻 $R=$　　 $\Omega$。

（4）实验中移动金属夹 $P$，分别测得 $\mathit{AP}$段的长度 $L$和对应的电阻值 $R$，数据如表：分析表中数据，可知 $R$与 $L$的关系是：当导体的材料和横截面积一定时，导体的长度越长，电阻　　（选填“越大”或“越小” $)$。

$L/\mathit{cm}$	15	30	45	60	75
$R/\Omega$	2.5	5	7.5	10	12.5

（5）在实验中，探究金属丝电阻大小与长度的关系时，必须保持导体的材料和横截面积一定，这种探究问题的科学方法叫：　　。在下列两个电学实验中，应用此方法的是：　　（选填字母）

$A$．用伏安法测电阻    $B$．探究电流与电压、电阻的关系。

小华同学为了探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲的实验电路，她在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为 $3V$的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为 $10\Omega$， $20\Omega$， $50\Omega$的定值电阻各一个，滑动变阻器上标有“ $20\Omega 1A$”字样，导线若干。

（1）请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物连接完整。

（2）在连接实验电路时，小华应将开关处于　　状态。闭合开关前，应将滑动变阻器滑片滑到最　　端（选填“左”或“右” $)$。

（3）小华连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片时，发现电流表指针正常偏转，电压表示数为零，则发生这种故障的原因可能是　　。

（4）故障排除后，小华先把 $10\Omega$的电阻接入电路，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为 $2V$，读出电流表示数后，断开开关，她直接拆下 $10\Omega$的电阻，改换成阻值为 $20\Omega$的电阻继续做实验，闭合开关，电压表示数如图丙所示，其示数是　　 $V$，要完成这次实验，接下来她应将变阻器滑片向　　端（选填“左”或“右” $)$移动，使电压表的示数为　　 $V$。

（5）当小华改用 $50\Omega$的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，都无法使电压表示数达到实验要求的值，你认为“电压表的示数无法达到实验要求的值”的原因可能是 $($　　 $)$

$A$．滑动变阻器的阻值太大   $B$．电压表量程选小了

$C$．滑动变阻器的阻值太小   $D$．滑动变阻器烧坏了

（6）小华解决了上述问题后，完成了实验。利用收集到的多组数据。作出了如图丁所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的关系图象。分析图象得出了电流与电阻的关系是　　。

在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$（灯丝电阻约为 $12\Omega )$

（1）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用　　。

$A$．“ $10\Omega 0.4A$”的滑动变阻器　　 $B$．“ $20\Omega 0.4A$”的滑动变阻器

（2）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整。

（3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障的原因是　　。

（4）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是　　 $V$，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　　端移动（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

（5）通过灯泡的电流随它两端电压变化如图丙所示，分析图像可知，该灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$，额定功率为　　 $W$。

现用“伏安法”测量一个未知电阻 $\mathit{Rx}$的阻值 $(\mathit{Rx}$约为 $20\Omega )$。在实验室中，配有的实验器材如下：

$A$．电源 $E$（电压 $U=3V$恒定）；     $B$．电流表 $A_1$（量程 $0~50\mathit{mA})$；

$C$．电流表 $A_2$（量程 $0~3A)$；       $D$．电压表 $V_1$（量程 $0~3V)$；

$E$．电压表 $V_2$（量程 $0~15V)$； $F$．滑动变阻器 $R(0~80\Omega )$；

$G$．定值电阻 $R_0=40\Omega$； $H$．开关一个，导线若干。则：

为了测量多组数据使结果尽量准确，在滑动变阻器的整个滑动过程中，要使两电表的测量值范围尽可能大一些，并且两电表的读数均大于其量程的 $\frac{1}{3}$．则：

（1）根据实验要求，电压表选用　　，电流表选用　　。（选填器材前的字母代号）

（2）请在虚线方框内画出实验电路图（其中，部分电路已画出，并标出所选器材的字母）。

（3）根据所画的电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接起来。

（4）若在某次实验中，电压表的示数为 $U$，电流表的示数为 $I$，那么，待测电阻阻值的表达式为 $R_x=$　　。

物理兴趣小组的同学们在探究“电流与电阻的关系”的实验中，设计了如图所示的电路。已知电源电压为 $4.5V$保持不变，所给的定值电阻的阻值分别为 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$，不同的定值电阻两端的控制电压恒为 $2.5V$。

（1）在连接电路的过程中，开关应处于　　状态。

（2）他们在电路连接好后，闭合开关，发现电压表无示数，电流表有明显示数，且电路中只有一处故障，则故障原因可能是　　。

（3）实验中，他们将 $10\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻后，同时应将滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$向　　端移动到适当位置。（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

（4）为了使所给的四个定值电阻都能进行实验，滑动变阻器 $R_2$的最大阻值至少应为　　 $\Omega$。

如图所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置。实验中，让同一个钢球从斜面上的不用高度由静止滚下，碰到同一木块。

（1）实验中，通过观察　　来判断钢球动能的大小。

（2）实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止滚下，是为了探究钢球动能的大小与其　　的关系。

（3）如果水平面是光滑的，木块收到钢球撞击后将做　　。

（4）本实验的科学研究方法用到了控制变量法，在你所学的物理探究实验中，哪些实验也用到了这个研究方法，请举一例：　　。

小凯和小明为了弄清一个未知电阻的阻值，小凯将未知电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图甲所示的电路，小凯正准备闭合开关时，旁边的小明急忙拦住他，说线接错了。

①小是发现只要改接一根导线就可以连接正确，请你检查一下电路，指出改接的是　　（选填： $a$、 $b$、 $c$、 $d$、 $e$、 $f$、 $g)$

②故障排除后，电阻两端的电压表示数如图乙所示，其读数为　　 $V$．（保留两位小数）

③小凯在实验中通过调节滑动变阻器滑片，测出通过电阻 $R$的不同电流和对应的电压值，如下表所示：

$U/V$	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5
$I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

根据表中的数据在图丙中画出电阻 $R$的 $I-U$关系图象。

④由③中图象求出该电阻的阻值为　　 $\Omega$．（保留一位小数）

⑤将图甲所示电路改成如图丁所示电路，电源电压保持不变，已知 $R_1:R_2:R_3=2:1:1$，测得开关 $S$断开时 $R_2$中的电流为 $I$，消耗功率为 $P$；则开关 $S$闭合后， $R_1$中的电流值为　　 $I$， $R_3$消耗的功率为　　。

如图所示，钢球从高 $h$处的斜槽上由静止滚下，在水平面上运动，运动的钢球 $A$碰上木块 $B$后，能将 $B$撞出一段距离 $S$．再让同一钢球从高 $1.5h$处由静止滚下，重复第一次实验。实验表明：质量相同时，钢球的速度越　　，木块 $B$被撞得越远。在两次实验中木块移动时受到的摩擦力分别为 $f_h$、 $f_{1.5h}$，则 $f_h$　　 $f_{1.5h}$（选填“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $)$。

某课外科技小组设计了如图所示的电路来测量电源 $U$和待测电阻 $R_x$的值，已知滑动变阻器的最大阻值为 $20\Omega$，其实验步骤如下：

（1）这个小组的同学按电路图连接好电路后，将滑动变阻器滑片 $P$滑到最右端 $b$点，闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$，无论怎样移动滑片 $P$发现电压表有示数但始终保持不变。电路故障的原因可能是　　（写出一种原因即可）

（2）排除故障后，将滑动变阻器的滑片 $P$滑到最右端的 $b$点，闭合开关 $S_1$和 $S_2$．电压表的示数为 $3V$；再断开开关 $S_2$，此时电压表的示数为 $2.4V$，则电源电压 $U=$　　 $V$，待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$

（3）保持 $S_1$闭合， $S_2$断开，当滑片 $P$恰好滑到滑动变阻器的中点时，电压表的示数应为　　 $V$，待测电阻 $R_x$的电功率为　　 $W$。

用电流表、电压表测电阻的实验：

（1）该实验的原理为　　；在连接电路的过程中，开关始终是　　（选填“断开”、“闭合” $)$的；

（2）根据如图1所示实物连接情况，闭合开关前滑片 $P$若在 $B$端，导线的 $M$端应接滑动变阻器的　　端（选填“ $A$”、“ $B$” $)$

（3）根据实物连接图在虚线框内画出电路图；

（4）滑片 $P$移动到某一位置时，电流表、电压表读数如图2所示， $I=$　　 $A$， $U=$　　 $V$，电阻 $R=$　　 $\Omega$。

小芳在测量标有电压为 $2.5V$的小灯泡电阻的实验中，已知电源电压为 $4.5V$，电路图如图1所示：

（1）请根据电路图，将图2实物图连线补充完整。

（2）小芳闭合开关，发现小灯泡很暗，电压表和电流表均有示数，但无论如何移动滑动变阻器滑片，小灯泡亮度、电压表和电流表示数均不发生变化，请分析其原因：　　。

（3）故障排除后，小芳移动滑动变阻器，分别记录电压表、电流表示数，并描绘出灯泡 $L$的 $I-U$图象，如图3中甲所示，则小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$．小芳还发现灯丝的电阻随温度的升高而　　 $($ “增大”、“减小”或“不变” $)$。

（4）如果将该小灯泡与图中乙所示电阻串联起来，接在 $4.5V$的电路中，则它们的总功率为　　 $W$。

物体由于　　而具有的能，叫做动能。在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，小明提出如下猜想：

$A$．物体的动能可能与物体的质量有关；

$B$．物体的动能可能与物体的速度有关。

设计以下探究实验：让质量为 $m$的小球从高为 $h$的斜槽上滚下，在水平面上运动。运动的小球碰上水平面上静止的木块后，能将木块撞出一段距离 $s$。实验过程如图甲、乙、丙所示。图中 $m_1<m_2$、 $s_1<s_2$、 $s_1<s_3$、 $h_1<h_2$，水平面上所用的木块是同一木块。

（1）通过观察比较　　就可以反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是　　法（选填“放大”、“控制变量法”或“转换” $)$

（2）通过比较甲、乙，可初步验证　　（填猜想序号）是正确的；

（3）通过比较　　两次实验，初步验证猜想 $A$是正确的。

（4）实验表明：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越　　；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越　　。