初中物理能量实验题

利用图所示的电路图，既可以测小灯泡的电阻（下称前者），又可以测小灯泡的电功率（下称后者）。

（1）两个实验都需要移动变阻器的滑片。前者的作用是　              　；后者的作用是　                  　。

（2）两个实验都需要测出三组电压值和电流值。前者的目的是　              　；后者的目的是　                      　。

（3）某同学按该电路图连接好实验电路闭合开关时，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表指针有明显偏转，分析指出故障的原因。

（4）排除故障后，闭合开关时，发现小灯泡特别亮分析指出产生这种现象的原因。

在“探究电流与电阻的关系”实验中，某小组利用电阻箱等连接了如图甲所示的实物电路（电源电压恒为 $6V)$。

序号	电压 $\left(V\right)$	电阻 $\left(\Omega \right)$	电流（A）
1	4	10	0.4
2		20

（1）用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整（要求滑动变阻器滑片向 $B$端滑动时接入电路的阻值变大）；

（2）将第一次实验得到的数据填入表格，然后将电阻箱接入电路的阻值由 $10\Omega$调至 $20\Omega$，滑动变阻器的滑片向　     　（选填“ $A$”或“ $B$”）端移动，直到　     　为止，此时电流表指针位置如图乙所示，其示数为　       　 $A$；

（3）根据以上实验数据得出结论：电流与电阻成反比。

请对上述探究写出一条改进性建议　                     　。

（4）再次改变电阻箱阻值，发现无论怎样调节滑动变阻器都不能达到实验要求，若电路无故障，则引起这种情况的原因可能是　　                           。

如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。

（1）甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与　      　的关系，通电一段时间，　      　（选填“ $a$”或“ $b$”） 容器中电流产生的热量较多；

（2）通过观察乙图中的实验现象，可知　       　（选填“ $c$”或“ $d$”）容器中电阻丝的阻值大。

图甲是测量定值电阻 $R$阻值的实验电路图。

（1）闭合开关 $S$，当电压表的示数为 $2.4V$时，电流表示数如图乙所示，则 $R$的阻值为　    　 $\Omega$；调节滑片 $P$的位置，进行多次测量，其目的是　       　。

（2）实验过程中，发现电流表示数突然变大，电压表示数几乎为零，则电路故障可能是　      　。

（3）实验结束后，小明想探究“什么情况下磁能生电”，于是他在蹄形磁铁的磁场中悬挂一根导线，导线的两端跟电流计连接，组成闭合电路，如图丙所示。

①保持导线在磁场中静止，观察到电流计的指针没有偏转，小明认为可能是电流太小，于是换成更加灵敏的电流计，观察到指针仍没有偏转。他认为也有可能是由于磁铁磁性不够强，没有电流产生，于是更换了磁性更强的磁铁进行探究，在更换磁铁的同时，发现电流计的指针动了一下后又静止了。你认为电流计指针“动了一下”的原因是什么？

②当导线水平向右运动时，电流计指针反向偏转，为使电流计指针正向偏转，可以如何操作？请说出两种方法：　            　；　             　。

③根据图丙装置原理人们制成了　         　机。

要测量一个额定电压为 $4.5V$小灯泡的电功率，小灯泡正常工作时的电阻约为 $10\Omega$．现有器材：电源（电压恒为 $8V)$，电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择： $R_1(5\Omega ,1A)$、 $R_2(20\Omega ,1A)$。请完成下列问题：

（1）滑动变阻器应选用　     　。

（2）选出合适的滑动变阻器后，某同学将实验器材连成如图甲所示的实验电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片 $P$移至　     　端（选填“ $a$”或“ $b$”）。闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片 $P$，观察到的现象是　      　。（多选）

$A$．小灯泡变亮，电压表示数变大

$B$．小灯泡变亮，电流表示数变大

$C$．小灯泡不发光，电流表示数接近0

$D$．小灯泡不发光，电压表示数接近 $8V$

（3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该条错误导线打上” $\times$“号：并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上。

（4）线路改正后，移动滑片 $P$，当电压表的示数为　      　 $V$时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　      　 $W$。

某实验小组用图甲所示电路测量小灯泡的电功率。实物中，小灯泡标有“ $3.8V$”，滑动变阻器标有“ $12\Omega 1.5A$”，电源电压 $6V$。

（1）请用笔画线代替导线，按照图甲所示电路，将图乙的实物电路连接完整，使滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变暗。

（2）小明同学负责实物连线，他连接好最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。小明连线过程中肯定出现的错误是　                                   　。

还可能出现了以下错误中的　         　（填字母序号）。

$A$．电压表串联在了电路中

$B$．电流表并联在了小灯泡两端

$C$．连接滑动变阻器时，用了 $C$、 $D$两个接线柱

$D$．连接滑动变阻器时，用了 $A$、 $B$两个接线柱

（3）小灯泡熄灭后，发现电压表有示数，该示数接近　       　 $V$。

（4）更换上完全相同的小灯泡，正确连好电路，通过完全正确的操作获得数据如表。

实验次数	1	2	3	4
电压 $U/V$	2.0	3.0	3.8	4.2
电流 $I/A$	0.33	0.34	0.40	0.42
小灯泡亮度	不亮	较暗	正常	较亮
小灯泡电阻	6.0	8.8	9.5	10.0

由表中数据可知小灯泡正常工作时的功率为　      　 $W$。

从表中数据还可以看出小灯泡的电阻随温度升高而　      　。

（5）小明还想测量小灯泡不亮时的电阻，但是无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡两端的电压也不能低于 $2V$．经过分析，至少有两种方案可行：一是，其它条件均不变时，换用总阻值较　     　的滑动变阻器；二是，其它条件均不变时，换用电压较　      　的电源。

实验探究

（1）探究电流与电压和电阻的关系

器材与电路	①实验器材：阻值为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$的定值 电阻各一个， $20\Omega 2A$的滑动变阻器，电流表电路电压表、开关各一个，干电池三节，导线若干。 请设计电路，并在方框中画出实验电路图。
过程与结论	②探究电流与电压的关系 实验数据如表，分析得出结论：在电阻一定时，　               　。 次数 1 2 3 4 电压 $U/V$ 1.6 2.0 2.5 3.0 电流 $I/A$ 0.16 0.20 0.25 0.30
③探究电流与电阻的关系 如果用三节干电池做电源，将 $5\Omega$的电阻接入电路中，调节滑动变阻器，使电压表示数为 $1.8V$，读出电流表示数；分别更换 $10\Omega$、 $15\Omega$的电阻重复实验，需要控制电阻两端电压　       　。实验中发现，当接入 $15\Omega$的电阻时，调节滑动变阻器无法使电压表示数 $1.8V$．下列给出解决方案的是　        　（只有一个选项正确，填写对应字母） $a$．换用最大阻值较小的变阻器 $b$。降低电源电压 $c$。减小需要控制的电压值

（2）测量小灯泡的电功率

电路与步骤	①测量额定电压为 $2.5V$小灯泡电功率的电路如图甲，请连接完整。 ②实验步骤如下： $a$．调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压与等于额定电压， 观察小灯泡的亮度，这时它的实际功率等于它的　         　； $b$．调节滑片，使小灯泡两端的电压低于额定电压，观察小灯泡的亮度，测量它的实际功率； $c$．调节滑片，使小灯泡两端电压为 $3.0V$，电流表表盘示数如图乙，算出它的实际功率是　       　。
表格	③请根据上述实验步骤，设计出数据记录表格。

基础问答、作图和计算

（1）射箭运动员用力拉满弓，从能量转化的角度分析，这是为了让弓具有更大的　       　，可以更多地转化为箭的　          　，将箭射得更远。

（2）如图，物体 $A$、 $B$在力 $F$作用下，以相同的速度在水平面上向右做匀速直线运动。请画出物体 $B$在水平方向上的受力示意图。

（3）我国“蛟龙号”载人潜水器下潜至 $7\mathit{km}$深的海水中，若海水的密度取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，潜水器受到水的压强大小约是　　。

实验探究

（1）探究重力与质量的关系

①某同学用质量已知的钩码进行实验，根据测得的数据作出的 $G-m$关系图象是一条过原点的直线 $a$由此得出结论：物体受到的重力与它的质量成　     　比。

②他又正确测量了一个木块的质量和重力，并在同一坐标系中正确描点得到点 $A$，如图所示。点 $A$不在直线 $a$上的主要原因是　      　。

（2）探究阻力对物体运动的影响

如图所示，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，小车在水平面上由于受到阻力，滑行一段距离后停止；去掉木板上的棉布，再次让小车从斜面顶端由静止滑下，运动的小车所受到的阻力减小，滑行的距离增大。

进一步推理：如果运动的小车受到的阻力为零，它将　      　。通过上述实验和推理可得：力不是维持物体运动状态的原因，而是　       　物体运动状态的原因。

（3）测量滑轮组的机械效率

实验装置和数据记录表如下：

次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升的高度 $h/m$	绳端拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.10	0.9	0.30	$74.1\%$
2	2.0	0.15	0.9	0.45	$74.1\%$
3	2.0	0.20	0.9	0.60	$74.1\%$
4	4.0	0.20	1.6	0.60

①第4次实验测得的机械效率为　     　。

②分析表中数据可得：利用相同的滑轮组提升同一物体，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率　    　；提升不同的物体，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越　     　。

在“探究电流与电阻关系”的实验中，小明依次选用阻值为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻进行实验。

（1）图甲是实验的实物连线图，其中有一条导线连接错误，请在该导线上打“ $\times$”并画出正确连线。

（2）改正错误后闭合开关，电流表有示数而电压表无示数，电路故障可能是　        　。

（3）排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为　     　 $A$。

（4）断开开关，将 $5\Omega$的定值电阻换成 $10\Omega$的并闭合开关，此时应将滑动变阻器的滑片向　    　（选填“左”或“右”）端移动，这一过程中眼睛要一直观察　      　表示数的变化。

（5）下表是实验中记录的数据，分析数据可知：

实验次数	1	2	3
定值电阻 $R/\Omega$	5	10	20
电流 $/A$		0.2	0.1

① $10\Omega$定值电阻的功率为　      　 $W$。

②当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　    　比。

如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为 $2.5V$，电阻大约为 $10\Omega$，有两个规格分别为“ $10\Omega 1A$“的 $A$滑动变阻器和“ $50\Omega 2A$“的 $B$滑动变阻器，电源电压为 $6V$。

（1）本实验中应选择　     　滑动变阻器（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（2）请你用笔画线代替导线将如图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片 $P$向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大。

（3）连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表电压表均有示数。接下来应进行的操作是　     　。

$A$．断开开关，更换小灯泡

$B$．检查电路是否断路

$C$．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光

（4）问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　    　（选填“右”或“左”）端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　    　 $W$。

（5）实验中多次测量的目的是　      　。

$A$．测不同电压下小灯泡的实际功率

$B$．多次测量求平均值，减小误差

小明用如图1所示的电路测量额定电压为 $2.5V$小灯泡的电功率。

（1）电源电压为 $6V$，小灯泡的电阻约为 $10\Omega$，有两个不同规格的滑动变阻器：甲标有“ $10\Omega 1A$”乙标有“ $50\Omega 2A$”，实验时应该选择滑动变阻器　     　（选填“甲”或“乙”）。

（2）小明将实验数据和现象填写在下表中。

次数	灯泡两端电压 $U/V$	通过灯丝电流 $I/A$	灯泡电功率 $P/W$	灯泡亮度
1	2.20	0.28		比正常发光暗
2	2.50	0.30		正常发光
3	2.80	0.32		比正常发光亮

①可得出的实验结论：　                                    　（写出一条即可）；

②小灯泡的额定功率为　       　 $W$。

（3）小明用上面的实验器材测量电阻 $R_x$阻值时，发现电压表已损坏，重新设计电路，选了一个阻值已知的 $R_1$，连接电路如图2所示。他先将导线 $C$端接到电流表“ $-$”接线柱上，电流表读数为 $I_1$，后将导线 $C$端接到电流表“3”接线柱上，电流表读数为 $I_2$，则 $R_x$的阻值为　       　（用已知字母表示）。

探究物质的吸热能力，通常有两种方案：

方案一：取相同质量的两种物质，吸收相等的热量，比较温度的变化。

方案二：取相同质量的两种物质，升高相同的温度，比较吸收的热量。

（1）为便于开展实验探究，热源相同时，我们将方案中的“吸收的热量”转换为“加热的时间”，通过加热时间的长短可知吸收热量的多少。实验室温度计就是应用这种转换思想测量温度的：当温度升高或降低时，温度计中的液体便膨胀或收缩，从温度计中　       　的变化便可知温度的变化。

（2）下表是小明探究甲、乙两种液体的吸热能力时记录的实验数据。

液体名称	液体质量 $m/g$	液体初温 $t_1{/}^{°}\text{C}$	液体末温 $t_2{/}^{°}\text{C}$	加热时间 $t/\mathit{min}$	液体吸热情况“多”或“少”
甲	10	30	40	6	多
乙	10	30	40	3	少

①分析表中信息，小明采用的是　         　（选填“方案一”或“方案二”）；

②分析表中数据，可得出的结论：　            　；

③如果甲、乙两种液体都可作为发动机冷却液，从物质吸热能力角度考虑，应选　     　液体作发动机冷却液。

（1）国际计量大会的一项重要职责是更准确地定义国际单位制中基本物理量的单位，尽早实现“为全人类所用、在任何时代适用”的愿景。早在1967年的第13届国际计量大会上，科学家们就已经用基本物理常数对时间的单位　       　（填写单位名称）进行了精确稳定的定义；2018年的第26届国际计量大会又用基本物理常数对　       　（填写物理量名称）的单位“千克”进行了定义，130年来作为千克标准的国际千克原器自此退出历史舞台。至此，国际单位制中七个基本物理量的单位已全部用基本物理常数定义，保证了国际单位制的长期稳定性和环宇通用性，并于2019年5月20日起正式生效。

（2）如图所示的五龙潭是济南四大泉群之一，是国家 $\mathit{AAAAA}$级旅游景区。冬日的五龙潭“云雾润蒸”，水雾笼罩了整个泉池，游客们仿佛置身仙境。这些水雾的形成对应的物态变化是　        　。夏日五龙潭的“清泉石上流”景点，吸引着众多市民前来亲水纳凉。但阳光下石板路热得烫脚，而踩在旁边的水洼里却感觉很凉爽，这主要是因为水和石板具有不同的　       　。

（3）如图是家庭电路组成的示意图。其中的三孔插座是专为带有金属外壳的家用电器设计的，它的电路元件符号是　       　。国家标准规定：使用带有金属外壳的家用电器时，其金属外壳必须　       　。

在“测量小灯泡的额定功率”实验中，提供如下实验器材：电源（输出电压恒为 $6V)$、小灯泡（额定电压 $2.5V$电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器 $\left(50\Omega 1A\right)$、电压表（量程 $0~3V$， $0~15V)$、电流表（量程 $0~0.6A$， $0~3A)$、开关、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接；

（2）正确连接后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表和电流表均无示数。小宁利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在 $A$、 $E$之间和 $A$、 $F$之间，电压表均有示数；接在 $C$、 $F$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　　（选填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”）；

（3）排除故障后，小宁看到电压表示数为 $2V$，此时小灯泡的功率　        　（选填“大于、“小于”或“等于”）额定功率，要使灯泡 $L$正常发光，滑动变阻器的滑片 $P$应向　   　（选填“ $A$”或“ $B$”）端移动，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　    　 $W$。

（4）测出小灯泡额定功率后，该同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的0.6倍，发现测得的实际功率并不等于其额定功率的0.36倍，请你帮他分析出现这种现象的主要原因是　         　；

（5）把上面电路中的小灯泡换成定值电阻，用这一电路还可以完成的实验有　      　（写出一个即可）。