初中物理能量实验题

某实验小组用图甲所示器材测量小灯泡的电功率，电源电压恒为 $4.5V$，待测小灯泡 $L$的额定电压为 $2.5V$，滑动变阻器 $R$的规格为“ $20\Omega 1A$”。

（1）图甲是该实验小组没有连接完整的电路，请用笔画出导线，在图甲中完成电路连接，要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大，导线不交叉。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片 $P$应位于　       　端（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（3）连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片，小灯泡不亮，电流表示数变化明显，电压表无示数。仔细检查，连接无误，那么出现该状况的原因可能是小灯泡发生　       　（选填“断路”或“短路”）。

（4）排除故障后，按图甲所示的电路继续进行实验。闭合开关，移动滑片 $P$，使小灯泡 $L$发光，测出小灯泡 $L$的相关物理量，记录和计算结果如表，则小灯泡的额定功率为　     　 $W$．由表中信息可知：灯泡实际功率越　     　，灯泡越亮。

实验次数	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	1	1.5	2	2.5	3
电流 $I/A$	0.14	0.18	0.22	0.26	0.30
实际功率 $P/W$	0.14	0.27	0.44		0.90
灯泡亮度	逐渐变亮

（5）另一小组用相同器材实验时，发现电流表不能正常使用。他们选用一个定值电阻 $R_0$，设计了如图乙所示的电路图，并进行如下实验操作：

①按图乙连接电路，检查无误后，闭合开关 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为　       　 $V$；

② $S$处于闭合状态，滑片不动，断开 $S_1$、闭合 $S_2$，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）。

下图是小明同学探究电流与电压、电阻关系的电路图，提供的器材有： $6V$的电源一个，电流表 $(0~0.6A,0~3A)$。电压表 $(0~3V,0~15V)$各一个，开关一个， $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $30\Omega$的定值电阻各一个，“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器一个，导线若干（忽略

导线电阻），以上实验器材完好无损，实验中数据读取准确无误。

（1）探究电流与电压的关系时，移动滑动变阻器的滑片，改变电阻两端的电压，进行了多次测量，归纳得出　　的规律。

（2）探究电流与电阻的关系时，测得的几组数据如下表所示。由于操作不当，导致表中第　　次实验的数据存在错误，出错的原因是　　。纠正错误以后，小明用 $30\Omega$的电阻替换 $15\Omega$电阻进行第4次实验，发现实验无法进行下去，为完成第4次实验，请给小明提出可行的解决方案（不限于提供的实验器材） $:$　　。

实验次数	电阻 $R/\Omega$	电流 $I/A$
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15	0.24

（3）利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值，实验中也要进行多次测量，其目的是　　；将定值电阻换成小灯泡后，利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”，实验中也要移动滑动变阻器的滑片，其目的是　　。若被测小灯泡的额定电压为 $3.8V$，在调节滑片使小灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确达到 $3.8V$．测量误差较大，为此，小明改动电路，在不更换现有器材的情况下，提高了测量数据的精确度。请补全小明的做法：断开开关　　；闭合开关，　　；读出此时电流表的示数；计算小灯泡的额定功率。

某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。

（1）在图甲中除了所给的实验器材外，还需要的测量工具有天平和　　。加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过　　来判断的。

（2）实验中第1、2两个小组记录的实验数据如下表

实验组别	液体	质量 $/g$	初温 ${/}^{°}\text{C}$	末温 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$
1	水	200	25	40	13.5
	煤油	200	25	40	6.5
2	水	200	25	40	12
	煤油	200	25	40	5.5

通过分析实验数据，能够得出的结论是：　　。

（3）图乙是第1组同学绘制的“吸收热量一时间”和“温度一时间”图象，能正确描述该实验真实情况的图象是　　（选填序号）。

（4）使质量相同的水升高相同的温度，加热时间应该相同，但1、2两组的同学在交流实验数据时发现：第1小组的加热时间明显偏长，其原因可能是　　。

（5）这两组同学对图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的好处是　　。

小明在做“测定小灯泡电功率”的实验时连接了如图甲所示的电路

（1）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现小灯泡不亮，经检查有一根导线连接错误，请你在电路中将连接错误的导线上打“ $\times$”，并补测出正确的连线。

（2）正确连接电路后，滑片 $P$移动到某一位置时，电压表和电流表示数如图乙所示小灯泡此时的电功率是多少？

（3）小明根据记录的多组数据绘制出小灯泡的 $I-U$图象（图丙），分析评估时，小明对自己的实验产生了困惑，他认为：由欧姆定律 $I=\frac{U}{R}$知， $I$与 $U$之间的变化关系是正比函数，所以其图象理论上应该是过原点的一条直线，请你帮助他解除困惑。

某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量 $x$成正比，也可能与形变量的平方 $x^2$成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：

①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度 $h_0$；

②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度

$h_1$；

③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度 $h_2$；

④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量 $x$、形变量的平方 $x^2$和小铁块上升的距离△ $h$

实验次数	$h_0/m$	$h_1/m$	$h_2/m$	$x/m$	$x^2/m^2$	△ $h/m$
1	0.50	0.40	0.55	0.10	0.01	0.15
2	0.50	0.30	0.90	0.20	0.04	0.60
3	0.50	0.20	1.55	0.30	0.09	1.35
4	0.50	0.15	2.00	0.35	0.12	1.85

（1）实验中弹簧的形变量 $x=$　　（用所测物理量符号表示）；

（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过　　来间接反映的；

$A$． $h_1$        $B$． $h_{2}C$． $h_2-h_0$           $D$． $h_2-h_1$

（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△ $h-x$和图乙△ $h-x^2$图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与

　　成正比

要测量一个额定电压为 $3.8V$小灯泡的功率，小灯泡工作时的电阻约为 $10\Omega$．现有电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“ $10\Omega 1A$ “、“ $50\Omega 0.5A$”和 $500\Omega 0.1A$”的滑动变阻器各一个，导线若干，电源 $\left(8V\right)$一个

（1）为完成实验，应该选取规格为　　的滑动变阻器；

（2）选出合适的滑动变阻器后，将实验器材连成如图所示的实验电路，闭合开关，将滑动变阻器滑片向右移动，观察到的现象是　　（多选）；

$A$．小灯泡变亮，电压表示数变大

$B$．电流表示数为零，小灯泡不亮

$C$．电流表示数变大，电压表示数变小 $D$．电压表示数接近 $8V$，且示数不变

（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，记录多组电流和电压 $U$，并在坐标纸上做出 $1-U$关系图象，如图所示。由图可知小灯泡的额定功率为　　 $W$；当小灯泡两端电压为 $3V$时，灯泡电阻为　　 $\Omega$。

小明想测量标有“ $2.5V$”小灯泡的电阻，请解答下列问题：

（1）请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。（导线不能交叉）

（2）连好电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于最　　端。（选填“左”或“右” $)$

（3）闭合开关后，发现电流表、电压表均有示数。但灯泡不亮，原因可能是　　。

$A$．小灯泡断路 $B$．小灯泡短路

$C$．滑动变阻器断路 $D$．滑动变阻器接入电路的阻值过大

（4）调节滑动变阻器，测得实验数据如表所示：

实验次数	第1次	第2次	第3次	第4次
电压 $\left(V\right)$	1.0	1.5	2.0	2.5
电流（A）	0.14	1.00	0.25	0.30
电阻 $\left(\Omega \right)$

在分析实验数据时，发现一个数据有明显的错误，这个数据是　　；若此错误是看错电表量程导致的，则该数据的正确值应是　　。

（5）根据实验数据可知，小灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$。

（6）实验完成后，分析数据发现，小灯泡电阻呈逐渐增大趋势，其原因可能是　　。

某物理兴趣小组利用图甲所示实验电路图同时测量电源电压 $U_0$的大小和电阻 $R_x$的阻值，电源电压 $U_0$约为 $2V~3V$， $R_x$的阻值约为 $6\Omega ~7\Omega$．实验室提供如下器材：导线若干、开关、电流表（量程 $0~0.6A$， $0~3A)$、电压表（量程 $0~3V$， $0~15V)$、滑动变阻器 $R$（最大阻值为 $30\Omega )$。请你思考完成下列问题：

（1）按照图甲用笔画线代替导线，连接好图乙中的实物图。

（2）用物理量 $U_0$、 $R_x$、电流表的示数 $I$写出表示电压表示数 $U$大小的关系式： $U=$　　。

（3）正确连接电路后，移动滑动变阻器的滑片，读出4组电流表和电压表示数，分别以电流表的示数 $I$和电压表的示数 $U$为横坐标和纵坐标，在坐标纸上描点，把这4个点连接起来大致为一条直线（并虚线延长到纵轴），如图丙所示。从图丙中信息可求得：电源电压 $U_0=$　　 $V$，电阻 $R_x=$　　 $\Omega$。

图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上　　拉动绳子自由端，将重为 $4.5N$的物体从 $A$位置提升到 $A\text{'}$位置，同时弹簧测力计从图中的 $B$位置上升到 $B\text{'}$位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：

（1）物体提升的高度是　　 $\mathit{cm}$，拉力是　　 $N$，该滑轮组的机械效率 $\eta =$　　；

（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

某实验小组利用图甲所示电路图探究某热敏电阻的特性，虚线框为一温控装置，热敏电阻 $R$处于其中。已知电源电压为 $6V$．实验过程如下：

（1）小凯实物图如图乙。此时闭合开关，电压表指针偏转　　，电流表指针偏转　　（均填“明显”或“不明显）。

（2）小兰发现实物图连接错误，只要改接一根导线就可以。请你将小兰需要改接的导线打上“ $\times$”，再画线把它改到正确的位置。

（3）正确连接电路后，保持温控箱温度 ${30}^{°}\text{C}$不变，调整滑动变阻器的滑片处在不同位置，记录不同位置对应的电压和电流，如下表：

实验次数	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	2	3	4	5	6
电流 $I/A$	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

由表中数据分析可知，温度不变时，该热敏电阻的阻值随电压增加而　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

（4）逐渐升高温控箱内的温度，并适当调节滑动变阻器的阻值，保持电压表示数 $3V$不变，记录不同温度时对应的电流，如下表：

温度 ${/}^{°}\text{C}$	30	60	90	120	150
电压 $U/V$	3	3	3	3	3
电流 $I/A$	0.3	0.32	0.36	0.44	0.58

为保持电压表示数不变，滑动变阻器的滑片应适当向　　（选填“左”或“右” $)$滑动。由表中数据分析可知，该热敏电阻的阻值题温度的升高而　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

实验探究：探究电流与电压和电阻的关系

装置	①如图甲，实验电路中接错了一根导线，在接错的导线上打“ $\times$”，再画线把它 改到正确的位置上。
数据 图象 结论	①利用改后的正确电路探究电流与电压的关系，测得数据如下表： $R=10\Omega$ 次数 1 2 3 4 电压 $U/V$ 1.2 1.6 2.0 2.4 电流 $I/A$ 0.12 0.16 0.20 0.24 ②如图乙，在电流表表盘上，画出所选的接线柱和第4次实验中指针的位置。 ③根据表中数据，在图丙中描点并画出 $R$的 $-U/$图象。 ④在电阻一定时，　　成正比。
过程	⑤要探究电流与电阻的关系，只将第4次实验电路中的定值电阻由 $10\Omega$换成 $15\Omega$，闭合开关，电压表示数比第4次实验的电压表示数　　（填“大”或“小” $)$， 要保持电压表的示数仍为 $2.4V$，应将滑动变阻器的滑片 $P$向　　移动。

在“探究电流与电压的关系”实验中：

（1）请用笔画线代替导线，将甲图中电路连接完整，要求滑片 $P$向 $B$端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大（连线时导线不允许交叉）；

（2）正确连接好电路后，闭合开关发现电压表示数为 $2.8V$，电流表无示数，滑动滑片 $P$两表示数均无变化，则故障原因是　　；

（3）小明排除故障后，移动滑片 $P$到某一位置时电流表示数如乙图所示，此时通过电阻的电流为　　 $A$．若要增大电阻两端的电压，应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动；

（4）实验中测得多组数据，绘制出电阻 $R$的 $I-U$图象如图丙所示：由图象可得电流与电压的关系是　　；本实验所用电阻的阻值为　　 $\Omega$。

在“探究电流与电压的关系”的实验中，

（1）请在方框中画出能够改变定值电阻的电压、并可以同时测量电压和电流的电路图

（2）通过实验记录电流表、电压表的示数如下表所示

$R=10\Omega$

实验序号	1	2	3	4	5	6
电压 $U/V$	2.0	2.2	2.4	2.6	2.8	3.0
电流 $I/A$	0.20	0.22	0.24	0.26	1.40	0.30

对表中数据进行分析，你认为错误的数据是实验序号　　，排除错误数据，可归纳得出的结论是　　。

（3）如果想用此电路继续探究“电流与电阻的关系”，每次更换电阻后，可以通过调节　　，使电阻两端的电压不变。实验得出的结论是　　。

小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为 $6V)$，小灯泡 $L$（额定电压为 $2.5V$，灯丝电阻约为 $10\Omega )$，电流表、电压表、开关、规格分别为“ $10\Omega 1A$”的滑动变阻器 $R_1$和“ $50\Omega 0.5A$”的滑动变阻器 $R_2$各一个，导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；

（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$的滑动变阻器；

（3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是　　；

（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片 $P$的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡 $U-I$图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为　　 $W$，分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是　　；

（5）小华打算增加一个阻值为 $15\Omega$的定值电阻 $R_0$，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“ $a$”、“ $b$”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是　　。

$A$．两种方案都能

$B$．两种方案都不能

$C$．丙方案能，丁方案不能

$D$．丙方案不能，丁方案能

用如图所示的电路探究并联电路中的电流关系。

（1）闭合开关，发现 $L_1$亮，而 $L_2$不亮。小易认为 $L_2$不亮的原因是 $L_2$短路，你认为他的判断是　　（填“正确”或“错误” $)$的。

（2）小易将电路中右侧的导线与电流表“0.6”接线柱相连的那一端改接到“ $-$”接线柱上。其它都不动。这样连接的目的是测　　的电流（填“干路”或“ $L_2$” $)$，请评价其可行性并说明理由：　　；

（3）小易将实验数据记录在下表中。分析表中数据。可得出的结论是：　　；

电流表的测量对象	电流表的示数 $I/A$
$L_1$所在的支路	0.30
$L_2$所在的支路	0.20
干路	0.50

（4）根据上表信息，若灯泡 $L_1$的电阻大小为 $10\Omega$，则电路的总电阻为　　 $\Omega$