初中物理能量实验题

小月和小亮在探究“欧姆定律”的实验，用电阻箱代替定值电阻，电路如图甲所示，已知电源电压恒为 $6V$，电阻箱 $R_1$规格为“ $0~999.9\Omega$”，滑动变阻器 $R_2$的规格为“ $50\Omega 1A$”。

（1）小月在探究电流与电阻关系时，分别将 $R_1$调到 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$和 $20\Omega$接入电路，调节 $R_2$使电压表示数均为 $2.5V$，记下对应电流值，依据数据作出 $I-R$图象，如图乙所示，根据实验目的分析图象可得出结论　                                        　。

（2）小月继续探究电流与电压关系，调节 $R_1$和 $R_2$的阻值，获取了第一组数据，电压表示数如图丙所示，该电压为　      　 $V$．接着他保持 $R_2$的滑片位置不动，调节 $R_1$的阻值，又测得三组数据，如表所示，他分析实验数据后发现通过 $R_1$的电流与其两端电压不成正比，请指出实验中存在的问题　                    　。

试验次数	电压 $U/V$	电流 $I/A$
1		0.3
2	4.0	0.20
3	4.5	0.15
4	5.0	0.10

（3）正在他准备重新实验时，小亮巧妙处理了实验数据，做出了某个元件的 $I-U$图象，顺利得出了正确结论，请你帮他们在图丁中画出该图象。

（4）与两实验中使用电阻箱实现多次测量的目的相同的是　       　。

$A$．测量定值电阻的阻值

$B$．探究平面镜成像的特点

某兴趣小组的同学做了如下实验：

（1）由图1甲图实验装置可以提出什么物理探究问题　                　？（只写一个）

（2）图1乙图中实验现象可以说明什么物理知识　                　。（只写一个）

（3）图2甲、乙、丙三个装置完全相同，燃料的质量都是 $10g$，各烧杯内液体质量和初温都相同。

①比较不同燃料的热值时应选择　     　两图进行实验，所测热值比真实值　    　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

②同学们选择其中两图继续探究“不同物质的吸热本领强弱”，并绘制了温度随时间变化关系图，如图丁所示，则 $a$、 $b$的比热容之比为　      　。

在用伏安法测量小灯泡的电功率实验中，已知待测灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）滑动变阻器连线情况如图所示，在闭合开关进行实验前滑动变阻器的滑片应调节到　   　端（选“ $A$“或“ $B$）。

（2）在试触时发现，电流表情况如图乙所示，出现这种情况的原因是　       　。将电路改正后进行实验，当电压表的示数为 $2V$时，电流表的示数（如图丙所示）是　    　 $A$。

在测量小灯泡的电功率时，电源电压为 $3V$，小灯泡上标有“ $2.5V$”字样。

（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是　                    　，经分析有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上打“ $\times$”，并补画出一根导线连接成正确的电路。

（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的 $I-U$图象如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　      　 $W$．由图可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而　       　，滑动变阻器的规格应选择　        　。

$A.10\Omega 1\mathit{AB}.15\Omega 1\mathit{AC}.25\Omega 1\mathit{AD}.30\Omega 1A$

（3）有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，你认为这种说法　       　（选填“合理”或“不合理”），理由是　                    　。

在”观察水的沸腾”实验中，如图甲所示，在烧瓶中加入 $200g$水，加热并从 ${90}^{°}\text{C}$开始记录温度，每隔 $1\mathit{min}$记录一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间为止。数据记录表格如下：

记录次数	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	第六次	第七次
温度 ${/}^{°}\text{C}$	90	92	94	95	98	98	98

（1）水在沸腾过程中吸收热量，温度　          　。

（2）水沸腾时，瓶口不断冒出”白气”，该现象的物态变化名称是　        　。

（3）若不考虑水的质量损失，从开始记录温度到水刚沸腾的过程中，水吸收的热量为　      　 $J[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$。

（4）完成实验后，移走酒精灯，当水停止沸腾时，用连有注射器的橡皮塞塞住烧瓶口，然后向外拉注射器活塞，如图乙所示，会看到烧瓶中的水重新沸腾起来，这是因为　       　。

在测量小灯泡的电功率时，电源电压为 $3V$，小灯泡上标有“ $2.5V$”字样。

（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是　               　，经分析有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上打“ $\times$”，并补画出一根导线连接成正确的电路。

（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的 $I-U$图象如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　       　 $W$．由图可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而　       　，滑动变阻器的规格应选择　       　。

$A.10\Omega 1\mathit{AB}.15\Omega 1\mathit{AC}.25\Omega 1\mathit{AD}.30\Omega 1A$

（3）有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，你认为这种说法　       　（选填“合理”或“不合理”），理由是　                    　。

小明同学在“伏安法测电阻”的实验中：

（1）在连接电路时，开关 $S$应处于　　的状态，滑动变阻器的滑片 $P$应放在电阻最　　的位置。

（2）小明同学连接了如图甲的电路，闭合开关，电流表　　示数，电压表　　示数。（两空均选填“有”或“无” $)$

（3）他仔细检查电路，发现有一根导线连接错误，请你在答图甲中错误的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。

（4）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片 $P$，当电压表的示数为 $2V$时，观察到电流表示数如图乙所示，他记下数据并算出电阻 $R$的阻值为　　 $\Omega$。

（5）同组小斌同学继续向　　（选填“ $A$ “或“ $B$” $)$端移动滑片 $P$，适当增大电阻 $R$两端的电压，并进行了多次测量计算电阻的平均值从而减小实验误差。

在测小灯泡电功率实验中，小杨同学选用的器材有：额定电压为 $2.5V$的灯泡、电流表、电压表、开关、学生电源、滑动变阻器和若干导线等。

（1）请根据图甲，用笔画线代替导线，将答图乙中的实物电路连接完整（要求：向右移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小，且导线不能交叉）；

（2）连接电路时，开关 $S$必须　　，滑动变阻器的滑片 $P$应调到最　　阻值处；

（3）正确连接电路后，闭合开关 $S$，发现电压表无示数，电流表有示数，原因是灯泡　　（其它部分均完好）；

（4）故障排除后，滑片移至某处，电压表表盘如图丙所示，其读数为 $U_1=$　　 $V$，再读出电流表的示数 $I_1$，由此算出此时灯泡电功率 $P_1=$　　（用字母表示）；

（5）小杨同学继续移动滑片 $P$，将两电表对应的示数记录到下表中

实验序号	1	2	3	4	5
电压表示数 $/V$	$U_1$	1.0	1.5	2.0	2.5
电流表示数 $/A$	$I_1$	0.14	0.18	0.20	0.24

则灯泡的额定功率为　　 $W$，他分析表中数据，发现灯泡的电阻也在变化，主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而　　。

在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，所用电源电压恒为 $10V$．已有的5个定值电阻的阻值分别为 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$、 $50\Omega$、 $60\Omega$。

（1）根据图（甲 $)$所示电路，用笔画线代替导线将图（乙 $)$所示的实物电路连接完整。（导线不交叉）

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至最　　（选填“左”或“右” $)$端。闭合开关后，发现电流表指针无偏转，电压表指针有明显偏转，原因可能是电阻 $R$　　（选填“短路”或“断路” $)$。

（3）在实验中，先接入 $20\Omega$的电阻，调节滑动变阻器的滑片 $P$至某一位置时，观察到电流表、电压表指针位置如图（甲 $)$、（乙 $)$所示，则电流表示数为　　 $A$，电压表示数为　　 $V$，接下来用 $30\Omega$代替 $20\Omega$的电阻做实验时，应将滑动变阻器的滑片 $P$从上一位置向　　（选填“左”或“右” $)$滑动。

（4）为了完成实验探究，依次将剩下的3个定值电阻分别接入图（乙 $)$的电路中，替换前一次接入的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片 $P$至合适位置，再读出电流表的示数，计算出每次接入的定值电阻 $R$的倒数 $\frac{1}{R}$，以电阻的倒数 $\frac{1}{R}$为横坐标，电流 $I$为纵坐标，在坐标系中描点并作出 $I-\frac{1}{R}$图线，如图（丙 $)$所示。由 $I-\frac{1}{R}$图线可初步得出结论：在电压一定时，导体中的电流跟导体电阻的倒数成　　比；由此进一步得出结论：在电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成　　比。

（5）上述实验中所选滑动变阻器的最大阻值至少为　　 $\Omega$。

小峻和小薇两位同学在”探究欧姆定律”的实验中，所用器材有：学生电源、电流表、电压表、标有” $20\Omega 2A$”的滑动变阻器 $R\text{'}$、开关，导线和定值电阻 $R$若干。

（1）请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整。（要求：向右移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小，且导线不能交叉）

（2）连接电路时，开关必须　　；连接完电路后，小薇发现电流表和电压表的位置互换了，如果闭合开关，则　　表（选填“电压“或“电流” $)$的指针可能有明显偏转。

（3）排除故障后，他们先探究电流与电压的关系，闭合开关，移动滑片依次测得5组数据，其中第5次实验中电压表的指针如图丙所示，其示数为　　 $V$．他们记录的数据如表1所示，分析数据可以得到的结论是：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成　　比。

表1电流与电压关系

实验序号	1	2	3	4	5
电压 $/V$	1.0	1.2	1.8	2	$--$
电流 $/A$	0.20	0.24	0.36	0.40	0.44

表2电流与电阻关系

实验序号	1	2	3	4
电阻 $/\Omega$	10	15	20	25
电流 $/A$	0.30	0.20	0.15	0.12

（4）他们继续探究电流与电阻的关系，先将电源电压调为 $6V$，分别换上多个定值电阻进行探究，数据记录如表2所示，老师指出其中一组数据是拼凑的，你认为是第　　组（选填实验序号），理由是实验所用的滑动变阻器的最大阻值太　　了（选填“大”或小” $)$。

（5）排除拼凑的数据后，分析数据可以得到的结论是：在　　一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

（6）在不更换滑动变阻器的情况下，可以采取　　的措施（选填字母符号），完成这组拼凑数据所对应的实验测量。

$A$．降低定值电阻两端电压   $B$．降低电源电压 $C$．选用更大阻值的定值电阻

小宇同学在“探究电流与电阻的关系”实验中，器材如图甲所示，电源为两节新的干电池，滑动变阻器上标有“ $10\Omega 1A$”字样，阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$的定值电阻各一个。

（1）请用笔画线代替导线，把图甲所示的电路补充完整（滑片 $P$向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大）。

（2）小宇同学首先将 $5\Omega$定值电阻接入电路，将滑片 $P$滑到　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端，再闭合开关，调节滑片 $P$，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如图乙所示，该示数为　　 $A$。

（3）接下来，小宇同学应该　　，并且将滑动变阻器阻值调到最大处，然后将 $5\Omega$的电阻替换为 $10\Omega$．闭合开关，调节滑片 $P$，使电压表示数为　　 $V$，将电流表示数记录在表格中。

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

（4）将定值电阻换成 $20\Omega$重复第（3）的操作，由表格中数据发现：在电压一定时，电流与电阻成　　（选填“正比”或“反比” $)$。本次探究中若换用 $30\Omega$的定值电阻接入电路，无论怎样调节滑片 $P$，电压表示数始终　　（选填“大于”或“小于” $)$所需电压。

小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中，所用器材如下：两节新干电池，标有2.5 $V$相同规格的小灯泡若干，两个滑动变阻器 $R_1$ “ $10\Omega 1A$”、 $R_2$ “ $20\Omega 2A$”，开关、导线若干。

（1）请你根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片 $P$右移灯泡变亮，且导线不交叉）。

（2）闭合开关前，应将滑片于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。正确连接电路后，闭合开关 $S$，移动滑片 $P$，小张发现小灯泡始终不亮，电流表指针几乎未偏转，电压表有示数，则故障原因可能是　　

$A$．小灯泡短路 $B$．滑动变阻器短路 $C$．小灯泡断路 $D$．滑动变阻器断路

（3）排除故障后，移动滑片 $P$，依次测得6组数据，如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙，此时电路中的电流为　　 $A$；第4次实验时灯泡电阻值为　　 $\Omega$．由表一中的数据可知，小张选用的滑动变阻器应是　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$。

（4）小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻，这种数据处理方式是　　（选填“合理”或“不合理” $)$的。

表一

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压 $V/V$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	2.8
电流 $I/A$	0.16		0.22	0.25	0.28	0.29
电阻 $R/\Omega$	3.1		6.8		8.9	9.7

表二

实验次数	1	2	3
电阻 $R/\Omega$	5	10	20
电流 $I/A$	0.30	0.20	0.12

（5）小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻接入原小灯泡的位置，通过实验，记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比，其原因可能是：　　。

小薇和小亮两位同学在“探究电流与电压的关系”的实验中，电源使用两节新干电池，滑动变阻器 $R\text{'}$的规格是“ $20\Omega 2A$”。

（1）如图甲所示是小薇画出的电路图，小亮进行实物连线如图乙所示，请你在虚线框内把电路图补画完整（要求所补画的元件与实物电路对应）。

（2）开关闭合前，小亮发现电流表的指针在零刻度线左端，如图丙所示，其原因是　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

$A$．电流表没调零 $B$．电流表正负极接反了

（3）确认电路无误后，闭合开关进行实验，4次实验时电流表示数为 $0.5A$，电压表示数如图丁所示，记为　　 $V$；他们记录的数据如表所示，老师指出其中一组数据有拼凑的嫌疑，你认为是第　　组（填写实验序号），理由是　　；

实验序号	①	②	③	④
电压 $/V$	0.5	1.2	1.8
电流 $/A$	0.10	0.24	0.34	0.5

（4）排除有拼凑嫌疑的数据后，分析数据可以提到的结论是：在　　不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成　　比；

（5）小薇利用实验数据还计算出定值电阻 $R$的阻值为　　 $\Omega$（结果保留一位小数）；

（6）以下实验与“探究电流与电压的关系”进行多次测量的目的不相同的是　　。

$A$、探究影响滑动摩擦力大小的因素 $B$、探究杠杆的平衡条件 $C$、刻度尺测物体的长度。

同学们在“探究小灯泡的亮度与功率的关系”实验中，所用电源电压为 $6V$，灯泡的额定电压 $U_0=3.8V$，额定功率在 $1-1.5W$的范围内。

（1）按图甲所示的电路图，请你用笔画线代替导线将图乙的电路补充完整。

（2）小杜同学在实验过程中，将滑动变阻器的滑片 $P$缓慢向 $B$端移动，小灯泡的实际功率将　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$；同时观察到小灯泡的亮度将变　　（选填“亮”或“暗” $)$。

（3）另一组的小张同学在实验过程中发现电流表、电压表示数如图丙所示，此时电流表的示数是　　 $A$，电压表的示数是　　 $V$，经分析造成这种现象的原因是　　。

（4）小张同学重新调整电路连接后，继续探究小灯泡在额定功率时的亮度，但发现无法准确读出额定电压，他用第（3）小问中所测得数据先算出灯泡的电阻 $R_L$，再根据 $P_0=\frac{U_0{}^2}{R_L}$计算灯泡的额定功率。按此方案算出灯的额定功率比真实值偏　　（选填“大”或“小” $)$，原因是　　。

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦拭速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）