初中物理能量实验题

某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝 $R_{甲}$ 和 $R_{乙}$ 。

猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；

猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。

为验证猜想一，设计以下方案：

①将电阻丝 $R_{甲}$ 和 $R_{乙}$ 串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数 $I_1$ ，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；

②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数 $I_2$ ，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。

请回答下列问题：

（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 　　。（写出一条即可）。

（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 　　。

（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 　　。

科学兴趣小组的同学利用学过的知识，测量定值电阻 $R_x$的阻值。

（1）同学们利用电路甲测量 $R_x$的阻值，测量数据和结果如下表一：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	2.30	870
2	2.5	2.90	862
3	4.0	4.70	851

根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是　。

（2）同学们发现该电阻的标定阻值为1000欧，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他们查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻，只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响。然后，同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示：

电压表：量程 $0~6$伏，内阻6000欧

电流表：量程 $0~10$毫安，内阻40欧

根据这些信息，可判断甲电路中由于　　 $($ “电流表”或“电压表” $)$内阻的影响，使测量结果产生较大偏差。

（3）小组同学经过思考，改成电路乙进行实验，测量数据和结果如下表：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	1.92	1042
2	2.5	2.45	1020
3	4.0	3.75	1067

比较两次测量结果，同学们做出了以下分析，你认为正确的是　　。

$A$．测量该定值电阻选择电路乙更合适

$B$．用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小

$C$．选择合适的电路，测得的电阻值偏差会减小，更接近真实值

（4）拓展应用根据以上的探究，如果需要测量阻值约20欧的小阻值电阻时，选用了合适量程的电压表和电流表后，为了使测量结果更精确，应选择甲和乙中的哪一电路？并说明理由。　　

小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表，并设计了如图所示电路，在 $M$、 $N$中可接待测电阻。已知电流表量程为 $0~0.6$安，电源电压为12伏，请回答：

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应处于　　（选填“ $A$端”或“ $B$端” $)$

（2）先将 $M$， $N$直接用导线连接，并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏，电流表0.6安的刻度上标定的电阻值为　　欧，此时滑动变阻器的阻值为　　欧。若在 $M$、 $N$间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻，电流表示数为　　安。

（3）电流表0.2安刻度处，标定的电阻值为　　欧。

（4）改装后可直接测电阻的表，其表盘刻度　　（选填“均匀”或“不均匀” $)$，理由是　　。

在“探究电流与电压的关系”的实验中，小明设计了如图甲所示的电路图。

（1）小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。①在连接实验电路时，开关应　        　；

②实验过程中，小明调节滑动变阻器使电压表的示数为 $1V$，记录此时电流表的示数；接着他向　       　（选填“ $A$”或“ $B$”）端移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数增大为 $2V$，记录此时电流表的示数；继续移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $3V$，记录此时电流表的示数。小明分析所测数据，得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比：

③此实验中多次测量的目的与下面的　      　（选填“ $A$”或“ $B$”）实验中多次测量的目的相同。

$A$．探究串联电路的电压规律

$B$．测量定值电阻的阻值

（2）如图乙所示，小明将定值电阻换成额定电压为 $2.5V$的小灯泡，探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。

①小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发光，但是电压表的示数始终为 $0V$．经检查后发现是电路中一根导线断路，则发生断路的导线是 $a$、 $b$、 $c$、 $d$中的　 　（填字母）；

②更换导线后，小明完成了三次实验测量，并把数据填写在表格中。其中第一次测量时，电流表的示数如图丙所示，此时的电流为　        　 $A$；

次数	电压 $U/V$	电流 $I/A$
1	1.5
2	2.0	0.28
3	2.5	0.30

③又进行了几次实验后，小明根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的 $I-U$图象应与图丁中图象　          　（选填“ $a$”或“ $b$” $)$相似。

在实验课上，为比较不同物质吸热的情况，各实验小组用如图所示的实验装置完成实验。（实验过程中水和食用油的温度均未达到沸点）

（1）小明设计的实验表格如下，在表格中横线处补全缺少的项目。

物质	质量 $/\mathit{kg}$	初始温度 ${/}^{°}\text{C}$		升高的温度 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$
水
食用油

（2）为了测量水和食用油的质量，小明先将天平放在　      　桌面上，再用调好的天平测出质量相等的水和食用油。

（3）在实验中，小明选用了相同的电加热器。加热时间越长，物质吸收的热量越　     　。

（4）小明通过实验发现在加热时间相同时，食用油的温度变化较大。根据这个现象可知：水和食用油相比较，　        　的吸热能力强。

（5）小明看到另一组同学在加热时间相同时，质量相等的水和食用油相比，水温始终比油温升得快。由此可判断出，放入水中的电加热器实际功率　        　（选填“大”或“小”）。

在“比较不同液体的吸热能力”实验中：

（1）除了图中所示器材，还需要的测量仪器有天平和　    　。

（2）在甲装置中，分别给初温相同且　       　相等的水和食用油加热。

（3）在甲装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同时间，其目的是为了保证两种液体　      　相同。

（4）在甲装置中，两种液体升高相同的温度，给　         　加热时间更长。

（5）乙装置中两个相同烧杯装有相同质量的水，灯中煤油和酒精的质量相等，进行“比较煤油和酒精的热值大小关系”实验，假设6分钟两种燃料全部烧完，实验数据如表：

加热时间 $/\mathit{min}$	0	1	2	3	4	5	6
$A$杯水温 ${/}^{°}\text{C}$	25	27	29	32	34	36	38
$B$杯水温 ${/}^{°}\text{C}$	25	26	27	28	29	30	31

分析数据可知：热值较大的是　       　。

（6）通过实验数据直接计算出燃料的热值将　       　（选填“偏大”或“偏小”）。

东东同学学习了电学知识以后，选用三节新的干电池作为电源，并设计了如下的电学实验。

（1）探究导体中电流与导体电阻的关系。选用的定值电阻的阻值分别是 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$。

①按照甲图所示的电路图，把乙实物电路补充完整，当滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数增大。

②闭合开关后，东东发现电流表没有示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是　                　。

③东东排除故障后，把 $5\Omega$的电阻接入电路，闭合开关，适当调节滑片的位置，电流表的示数如图丙所示，其示数为　   　 $A$。

④断开开关 $S$，把 $5\Omega$的电阻换成 $10\Omega$的电阻，再次闭合开关后，滑片应向　     　（填“左”或“右”）端移动。

⑤在此实验中，滑动变阻器接入电路的阻值范围是　              　。

（2）东东同学在电源电压未知，缺少电流表的情况下，设计了如图丁所示的电路图（ $R_0$阻值已知），来测量未知电阻 $R_x$的阻值。

①闭合 $S$、 $S_1$，断开 $S_2$，适当调节滑片的位置，电压表示数为 $U_1$。

②闭合 $S$、 $S_2$，断开 $S_1$，滑动变阻器滑片的位置保持不变，电压表示数为 $U_2$。

③未知电阻的阻值 $\mathit{Rx}=$　           　（用字母表示）。

利用所学知识完成下面的电学实验。

探究电流与电阻关系

（1）用四个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega )$、电压恒为 $8V$的电源、“ $40\Omega 1A$”的滑动变阻器、量程为 $0~0.6A$的电流表和量程合适的电压表连接了如图甲所示电路。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最　     　（填“左”或“右”）端。实验中分别将四个定值电阻单独接入电路，并调节滑动变阻器的滑片，控制定值电阻两端电压保持不变并记录对应的电流值，为了完成四次实验，实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过　   　 $V$。

（2）根据实验数据绘制了如图乙所示的图象，通过分析图象得出结论：当　     　一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　     　。

小明同学用如图所示电路测量小灯泡的电功率，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是 $2.5V$ 。

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大。

（2）连接电路时，开关应 　 　。

（3）正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡 　　。

（4）排除故障后，在实验中，小明观察到电压表的示数如图2甲所示，此时小灯泡的电压是 　　 $V$ ；为了测出小灯泡的额定功率，小明应向 　　调节滑动变阻器的滑片。

（5）当电压表示数为 $2.5V$ 时。电流表的示数如图2乙所示，则小灯泡的额定功率是 　　 $W$ 。

小明同学用如图所示电路测量小灯泡的电功率，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是 $2.5V$。

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大。

（2）连接电路时，开关应　　。

（3）正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡　　。

（4）排除故障后，在实验中，小明观察到电压表的示数如图2甲所示，此时小灯泡的电压是　　 $V$；为了测出小灯泡的额定功率，小明应向　　调节滑动变阻器的滑片。

（5）当电压表示数为 $2.5V$时。电流表的示数如图2乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

“测量小灯泡的额定功率”实验中，器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡 $(U_{额}$为 $3.8V)$、定值电阻 $R_0$（阻值为 $10\Omega )$、开关及若干导线。

（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中未画出的两条导线补充完整。

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

（3）正确连接电路后闭合开关，发现灯不亮，两电流表有示数且相同，故障可能是　　或　　。

（4）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到电流表 $A_2$示数为　　 $A$时，小灯泡正常发光，电流表 $A_1$的示数如图丙，该示数为　　 $A$，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

用钢球、木块和带有斜槽的长木板。探究物体的动能跟哪些因素有关。

（1）如图甲，让钢球从斜槽上的某一高度由　　开始运动，撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映。

（2）如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越大钢球的动能越　　。

（3）探究动能跟质量的关系时，应选择让质量　　的钢球从斜槽高度　　的位置开始运动。（选填“相同”或“不同” $)$

学习电学知识后，小明做了一系列相关实验来巩固学习成果。

（1）"探究并联电路的电流规律"的实验。

①连接如图甲所示电路时，还剩一根导线没连接，请你用笔画线代替导线，将电路实物图补充完整，要求电流表测L ₁的电流；

②小明分别测量图乙中A、B、C三点的电流，数据如下：

	A点电流I A/A	B点电流I B/A	C点电流I C/A
灯泡L 1、L 2并联	0.2	0.3

图丙是电流表在C点时的示数，则I _C为 　 　A；

③接下来他选用规格 　 　（选填"相同"或"不同"）的小灯泡，再次测量各点电流，这样操作的目的是 　     　。

（2）"测小灯泡额定功率"的实验

小明想测量额定电压为U _额的小灯泡的额定功率，却发现电流表损坏了，他又找来一个滑动变阻器R ₁（最大阻值为R ₁），设计了如图丁所示的电路，连接电路进行实验。

①小明移动滑片P ₀到b ₀端，闭合开关S，接下来操作步骤的合理顺序是 　 　（用字母表示）。

A．移动滑片P到a端；

B．保持滑片P ₀位置不动；

C．调节滑片P ₀使电压表的示数为U _额；

D．移动滑片P到b端，记录此时电压表的示数为U；

②小灯泡的额定功率P _额＝ 　 　（请用题中符号U _额、U、R ₁表示）。

小明设计的电路图如图1，小灯泡 $L_1$ 、 $L_2$ 的额定电压分别为 $2.5V$ 、 $1.5V$ 。

（1）根据电路图，用笔画线表示导线，把图2中的实物连接起来。

（2）电路正确连接后，闭合开关，两灯发光，如图3电压表 $V_1$ 的示数为 　　， $V_2$ 的示数为 $2.8V$ ， $L_2$ 是否正常发光？ 　　。

（3）小明将 $L_1$ 换成额定电压为 $2.5V$ 的 $\mathit{LED}$ ，闭合开关后发现 $\mathit{LED}$ 亮，而 $L_2$ 不亮。

①小明认为此时 $L_2$ 烧断，他判断是否正确？

　 　，依据是 　　。

②小芳认为 $L_2$ 两端电压不够，将图2中的电池增至三节。闭合开关，两灯不亮，此时 $V_1$ 、 $V_2$ 的示数均为 $4.4V$ ，这可能是 　　烧断（选填" $\mathit{LED}$ "" $L_2$ " $)$ 。

做"探究电流与电阻的关系"实验时，可供选择的器材有：电压为 $6V$ 的电源，电流表 $(0-0.6A)$ ，电压表 $(0-3V)$ ，开关，阻值分别为 $5\Omega$ 、 $10\Omega$ 、 $15\Omega$ 和 $20\Omega$ 的定值电阻各1个，最大阻值分别为 $10\Omega$ 和 $50\Omega$ 的滑动变阻器各1个，导线若干。

（1）如题图所示的实验电路中，正确的是 　 　，应选用最大阻值为 　　 $\Omega$ 的滑动变阻器。

（2）若按图乙所示电路图连接好电路后，闭合开关，可观察到电流表的指针 　　（选填"向右""反向"或"几乎不" $)$ 偏转。

（3）按正确电路图连接电路，闭合开关，电流表和电压表均有示数，但移动滑动变阻器的滑片时，两表的示数均保持不变，经判断是接线有误，错误可能是 　　。

（4）纠正错误后，依次更换定值电阻，并控制定值电阻两端电压为 $2.5V$ 进行实验。请将记录实验数据的表格补充完整。

① $U=$ 　　。

实验序号	1	2	3	4
②	20	15	10	5
③	$$	$$	$$	$$