初中物理能量实验题

我们知道：“电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．”这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q=I²Rt．小明想通过实验验证这个规律中Q与R的关系，他设计了图（甲）、（乙）所示的两个实验，他的方法是用电阻丝给烧瓶中的煤油加热，然后观察插在煤油中的温度计示数，就可以对比电阻丝放热的多少．请你应用所学知识分析回答下列问题：

（1）他应该选用实验电路      来完成他的验证实验（选填“甲”或“乙”）．
（2）如果他采用实验电路（乙），已知两个电阻丝的电阻大小关系是R₃＜R₄，那么闭合开关后，经过相同的时间，温度计c和d中示数变化较大的应该是      ．

晓璐同学要测量一只定值电阻，实验室可以提供给她的仪器和元件如图所示．
（1）请帮助晓璐同学用这些元件根据实验要求连接成实验电路（电流表量程使用0.6A，电压表量程使用3V）．
（2）她连接完电路闭合开关以后发现：移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数会随之发生变化，电压表的示数却始终不变（示数不为零），这可能是在连接电路时将电压表接在了      两端．
（3）正确连接电路后，晓璐同学设计了如下的表格记录测量的数据．她将三次测量的电压和电流分别求平均值，根据R=计算出电阻值为11.3Ω．老师看完她的结果后认为她的做法和结果是错误的，请帮助她计算出正确的结果并填入下表的空格内．

实验次数	1	2	3	电阻平均值/Ω
电压/V	3.0	2.7	2.0
电流/A	0.30	0.22	0.18

图1是测量额定电压为6V的小灯泡电功率的电路图，电流表选用的是0.6A的量程．

（1）调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图2所示，则小灯泡的额定功率是      W．
（2）在改变滑动变阻器接入电路的电阻的过程中，通过小灯泡灯丝的电流随小灯泡两端电压变化情况如图3所示，从该图线可以看出灯丝的电阻随电压的增大而      （选填“增大”、“减小”或“不变”），说明灯丝电阻与      有关．

如图甲所示，在“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验中：

（1）气泡上升过程中，若以气泡为参照物，玻璃管口的塞子是      （选填“运动”或“静止”）的．
（2）若测得气泡从管子的底端运动到顶端的路程为56cm，所用的时间为7s，则在这个过程中气泡的平均速度为       m/s．
（3）为了判断气泡是否做匀速直线运动，需要测量气泡运动的路程和时间．为便于时间的测量，应使气泡在管内运动得较      （选填“快”或“慢”）．
（4）表为小明同学在实验中测得的数据，请你根据他所测得的数据在图乙中画出s﹣t图象．

从O点开始的路程s/m	0	10	20	30	40	50
从O点开始计时的时间t/s	0	1.25	2.50	3.75	5.00	6.25

如图甲是小明要测定额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率时的实验电路，正常发光时灯丝电阻估计在5～10Ω之间．

（1）小明接好电路后，对其认真检查，发现少了一根导线，请在图甲中补画上这根导线，使电路完整．
（2）小明连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光．在一旁观察的小林一惊，提醒小明实验中有问题．小明想，我的实验连线没有出问题啊！请你帮助小明找出实验中两个操作不当之处：①      ；②      ．
（3）当他连接好电路以后，闭合开关，发现无论怎么移动滑片，电流表和电压表示数都不变化，而且灯光很暗，原因可能是      ．
（4）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为      V时，灯泡正常发光，此时电流表的读数如图乙所示，小灯泡的额定功率是      W．
（5）实验时，小明改变滑动变阻器滑片的位置，测出三组小灯泡电压、电流数据，算出功率的平均值作为小灯泡的额定功率，请指出小明做法的错误之处：      ．

如图所示，是测量滑轮组机械效率的实验装置．

（1）用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动重为5N的钩码，由图示可知拉力大小为  N，将弹簧测力计向上移动12cm，则钩码上升的高度为  cm，该滑轮组的机械效率是  （结果保留到0.1%）．
（2）提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更轻巧．若如图装置中动滑轮的重为G₁，用它提升一重物，滑轮组的机械效率为75%；改用一个轻质材料制作的重为G₂的动滑轮后，再提升同一重物，滑轮组的机械效率提高到了90%，则G₂与G₁之比为  （不计绳重及各处的摩擦）．

①用酒精灯给烧瓶里的水加热，水沸腾后移去酒精灯，水立即停止沸腾.接着就将烧瓶倒立安放到如图所示的铁架台上，再用冷水浇，会观察到烧瓶内的水       这个现象说明     .

②如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系、物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示.由图像可知当t=1s时，物体处于  状态；t=3s时，物体受到的摩擦力为  N.

在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡中标有“3.8V”字样，电源电压恒定。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ；
（2）连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是                   ；
（3）故障排除后，开始实验，在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视     的示数，直到灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为      ____W。
⑷完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S₁，将S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为           V；
②再将开关S₂拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P_额=                 （用已知量和测得量表示）。

物理与生活紧密联系，青青对家中的电饭锅进行了研究，电路图简化如图．他关闭了家里其他用电器，只让电饭锅工作，观察了电能表标有“220V、10（20）A、50Hz、3000revs/kw•h”字样，下列是小青考你的问题，请作答．

（1）电饭煲在加热状态时，开关应与触点      （选填“1”或“2”）连接；
（2）他发现正常加热了6min电饭煲就转为保温状态，在这6min内电能表转盘刚好转了300转，则电饭锅的加热功率是      W；
（3）如果该电饭锅正常加热消耗了6×10⁵J的电能，如果这些能量全部用来给“48V  500W”的电动机充电，能使该电动机以10m/s的速度匀速行驶      km．（不考虑能量损失）

在探究电功率跟电流、电压的关系实验中，小丽同学设计了如图所示的电路。

（1）此电路是用来探究电功率跟        的关系的；小丽是通过观察                  来判断灯的功率大小，并通过比较两块电压表的示数，得出实验结论。
（2）请你帮助小丽重新设计一个电路来探究电功率跟另一因素的关系：应该添加的器材       ；简述你所设计的电路的连接情况：       。

在“测定小灯泡的电功率”的实验中，小明选取了一个标有“2.5V ”的小灯泡和必要的实验器材，连接的实物电路如甲图所示：

（1）闭合开关前，老师发现甲图中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将实物电路连接正确(只改动一根导线)；
（2）闭合开关 S后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障原因可能是       ；
（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如乙图所示为             A，则小灯泡的额定功率为                   W。

小明要分别测量如图甲所示的三个定值电阻和规格为“3.8V”小灯泡的阻值，电源电压均为4.5N．

（1）请参照测定值电阻阻值的电路图原理（图乙），用笔画线代替导线，在图丙中连接测量小灯泡电阻的实物电路．
（2）正确连接电路后，则测量过程汇总，灯丝熔断，此时电流表     示数，电压表     示数．（均填“有”或“无”）．
（3）小明根据实验数据分布作出了a、b、c、d四条I﹣U图象，如图丁所示．
①表示5Ω电阻I﹣U图象的是     ，表示10Ω电阻I﹣U图象的是     （选填字母序号）；
②表示小灯泡灯丝电阻的I﹣U图象的是     （选填字母序号），你判断的依据是     ．
（4）观察、比较图甲汇总三个定值电阻上标注的物理量参数，说出标注电流随标称电阻的变化关系．

为安全起见，妈妈为小明买了一块浮板辅助练习游泳。妈妈认为浮板能漂在水面上是因为它轻，小明认为妈妈的说法不对，科学的说法是因为浮板的密度比水的密度小。为验证自己的说法，小明设计了如下实验：
（1）找一根轻质均匀木棍、细绳（质量忽略不计）和一块标有“净重115g”字样的新肥皂，用如图所示的方法进行测量。测量时，使木棍在____位置平衡，记下A、B的位置，用刻度尺测出OA=10cm，OB-40cm，则浮板的质量为       kg。

（2）把浮板压入装满水的桶中刚好浸没，用塑料袋（质量忽略不计）收集溢出的水，用（1）所述方法测得溢出水的质量为4. 6 kg，则浮板的体积为      m³，密度为        kg/m³；用刻度尺测肥皂的长、宽、厚，算出肥皂的密度为1.33×l0³kg／m³。浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉，说明小明的说法是正确的。小明用此浮板游泳时浮板受到的最大浮力为______N。
（3）根据这个实验结果，妈妈说原来用密度比水小的材料制成的物体才能漂浮在水上，这种说法____（选填“正确”或“不正确”）。请举例说明                               .

小明猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的器材有：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；绝热的塑料盒一个，盒内密封着空气，盒内的电阻丝的阻值是10Ω，插在盒中的温度计量程是0～100℃；导线若干。
（1）用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整。

（2）记录实验数据的表格如下表。

实验次数	通电时间 t/s	电阻 R/Ω	电流 I/A	盒内空气的 初温t0/℃	盒内空气的 末温t/℃	盒内空气升高的温度△t/℃	热量Q
1	20	10	0.2	20	32	12	小
2	0.3	20	47	27	中
3	0.4	20	69	49	大

①分析表中的数据，得到的探究结论是：                                       。
②从表格中提取的能得出该结论的信息是：                                     。
（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打开通气孔，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温……
指出改动后方案的两点不足（可以结合原方案的实验数据）；
①                                                            。
②                                                            。

实验小组要得到R_x的值，但是手边只有两个开关，一个未知电压的电源，一个阻值为10欧的定值电阻R₀和一只电流表及导线若干，他们设计了如图所示电路。

（1）根据电路图进行连接时，开关应处于    状态。
（2）当S₁闭合、S₂断开时，电流表示数为0.2A。
（3）当开关S₁、S₂都闭合时，电流表指针超过了0.6A的量程，改接大量程后，电流表指针恰与第（2）步读数时指针所指的位置相同。此时电流表示数为   A.
（4）若电源电压不变，根据上述数据计算出R_x=      Ω.
（5）张国提出将电路中R换成一个0-10Ω的变阻器，电路设计如图所示的情况时，也可以测出Rx的值，此时，若S₁、S₂都闭合，变阻器滑片置于b端时，会发生     的结果。