初中物理能量实验题

小明用图甲所示的电路，做伏安法测定值电阻实验。

（1）按图甲连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片后，电流表示数为 $0.3A$，此时电压表的示数如图乙所示，则定值电阻 $R_x$的阻值为　　 $\Omega$；

（2）为了使测量结果更准确，小明进行了多次测量，记录了每次测量中电压表和电流表的数值，计算出每次测量所对应的 $R_x$的阻值，再求 $R_x$的　　；

（3）小明又设计了另一种测量电阻 $R_x$的方案，电路图如图丙所示，电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出电阻 $R_x$的表达式；

①断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，用电压表测　　两端电压，读出电压表示数为 $U_1$；

②　　（填各开关的状态），用电压表测 $R_x$两端电压，读出电压表示数为 $U_2$；

③电阻 $R_x$的阻值表达式为 $R_x$　　（用 $U_1$、 $U_2$、 $R_0$表示）。

（4）小明在完成实验后，利用图丁所示的电路，测出了额定电流为 $I_{额}$的小灯泡 $L$的额定功率。电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压和滑动变阻器的最大阻值未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出小灯泡 $L$的额定功率的表达式。

①断开 $S_2$，闭合 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　　，小灯泡 $L$正常发光；

②断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，　　，读出电流表示数为 $I_1$；

③断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，调节滑片至最左端，读出电流表示数为 $I_2$；

④小灯泡的额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　（用 $I_{额}$、 $I_1$、 $I_2$、 $R_0$表示）。

小洋和同学们通过暑期的勤工俭学为残疾人老王买了一辆电动轮椅。为了帮助老王正确使用，小洋研究了说明书，电动轮椅的原理简图如图所示。他了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关 $S$以及滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$．前推操纵杆时轮椅慢慢前进，继续前推操纵杆时轮椅快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压 $U=24V$（保持不变）， $R_2$为定值电阻。

（1）原理图中双刀双掷开关 $S$中间的连接物（深色部分）为　　（选填“导体”或“绝缘体” $)$；

（2）从原理图和以上描述可知，当开关接到　　、　　两个接线柱时，轮椅前进。若轮椅以 $3m/s$的速度匀速前进了 $8s$，此过程中轮椅受到的平均阻力为 $5N$，电池的输出功率为 $25W$，求此过程中轮椅工作的效率；

（3）当轮椅后退时电动机的功率是 $7W$，此时电流表示数为 $0.5A$，求 $R_2$的阻值。

如图所示的电路中，电阻 $R_1=36\Omega$，闭合开关 $S$后，移动滑动变阻器 $R_2$的滑片处于某一位置时，电压表的示数为 $6V$，电流表的示数为 $0.5A$．求：

（1）此时滑动变阻器 $R_2$接入电路的阻值；

（2）此时滑动变阻器 $R_2$消耗的电功率；

（3）电源电压。

如图1所示，是某学校科技节上展示的两件作品，小明为此作了以下解说：

（1）甲是简易的温度计，它的工作原理是利用　　的性质而制成的。它的测温效果与小玻璃瓶的容积和玻璃管的　　有关；所用的测温物质是煤油而不是水，这是因为煤油的　　较小，吸收（或放出）相同的热量时，玻璃管内液柱变化更为明显。

（2）乙是简易的气压计，当外界气压减小时，玻璃管内液柱的液面会　　。

【提出问题】小华发现甲、乙的构造非常相似，提出乙是否也能做温度计使用？

【设计实验和进行实验】把两装置中的小玻璃瓶同时没入同一热水中，观察到乙装置中玻璃管内液柱上升更明显，这是由于瓶内的　　受热膨胀更显著，故乙也能做温度计使用。

【拓展】查阅相关资料，了解到人们很早就发明了如图2所示的气体温度计，当外界环境气温升高时，该温度计中的管内液面会　　。但由于受外界　　、季节等环境因素变化的影响，所以，这种温度计测量误差较大。

小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验：

（1）小明选择了如下器材：电源（电压恒为 $4.5V)$、滑动变阻器“ $20\Omega 2A$“、电流表、电压表、开关、定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的各一个）、导线若干。

①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应　       　；

②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接；

③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于　      　（选填“ $A$”或“ $B$“） 端；闭合开关后，发现电流表有示数，电压表示数为零。经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是　      　。

④排除故障后，小明先将 $5\Omega$电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为 $2V$，再将 $5\Omega$电阻换成 $10\Omega$电阻后，小明接下来的操作是　        　；当把 $10\Omega$的电阻换成 $20\Omega$的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明　        　。

⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　          　比。

（2）上述实验结束后，小明和同学们想要测量额定电流为 $0.3A$小灯泡的额定功率，却发现电压表已经损坏，

于是他们利用“ $20\Omega 2A$”的滑动变阻器以及原有器材，又设计了如图乙所示电路，测量过程如下：

①　         　（填开关通断情况），移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为 $0.3A$时，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器的滑片位置不动，　        　（填开关通断情况），记下电流表的示数为 $0.3A$；

③则小灯泡的额定电功率为　      　 $W$。

小久利用电压恒为 $6V$的电源，额定电压为 $3.8V$的小灯泡， $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$、 $50\Omega$的定值电阻，铭牌上标有“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。

（1）探究电流与电阻关系。

①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最　    　（填“左”或“右”）端。他将 $10\Omega$的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为 $4V$读出电流表示数。保持滑动变阻器的滑片位置不变，把 $10\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向　    　（填“左”或“右”）端移动。

②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为 $4V$，最多可以完成　　次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成　   　。

（2）测量小灯泡额定功率。

①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为　   　 $V$。

②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“ $\times$”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为　     　 $A$，小灯泡的额定功率为　     　 $W$。

（3）小久找来额定电压为 $2.5V$的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为 $6V$的电源和“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为 $2.5V$小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：

①闭合开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　     　 $V$时，小灯泡正常发光。

②闭合开关 $S$、 $S_1$，断开 $S_2$，保持滑片位置不变，读出电压表示数为 $2.5V$。

③　      　（填所有开关的闭合或断开状态），读出电压表的示数为 $5V$。

④小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$．

小明用图甲所示的电路测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的额定功率。

（1）请你用笔画线代替导线，帮小明把图甲电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。

（2）正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数约等于电源电压，则故障原因可能是　         　。

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $2.5V$．此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流是　           　 $A$，小灯泡的额定功率是　            　 $W$。

（4）完成实验后，小明又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就测量出额定电压为 $U_{额}$的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 $U$，定值电阻的阻值为 $R_0$．请将实验步骤补充完整。

①　        　（填三个开关闭合与断开情况），调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　         　，小灯泡正常发光。

②保持滑动变阻器滑片位置不动，　          　（填三个开关闭合与断开情况），记录电压表示数为 $U_{滑}$。

③小灯泡额定功率的表达式 $P_{额}=$　        　（用已知量和所测物理量符号表示）。

聪聪在实验室中找到学生电源、四个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega )$、“ $25\Omega 1A$”的滑动变阻器 $R_1$、最大阻值未知的滑动变阻器 $R_2$、电流表、电压表、开关及导线若千。完成了下列电学实验。

（一）探究“电流与电阻的关系”。

（1）如图甲是聪聪连接的电路，还有一根导线没有接上，请你用笔画线代替导线将电路连接完整，并保证连接这根导线后滑动变阻器的滑片位于阻值最大处。

（2）正确连接后，闭合开关，聪聪发现电流表无示数，电压表示数较大，可能是定值电阻发生了　       　（填“短路”或“断路”）。

（3）实验中保持电压表的示数为 $2V$不变，为保证四个定值电阻单独接入电路都能成实验，电源的电压值不应超过　      　 $V$。

（4）正确完成四次实验后，可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成　        　。

（5）聪聪又在实验室中找到一个标有“ $0.3A$”字样的灯泡，他想用这个灯泡探究“电流与电压的关系”，老师告诉他不可以，原因是　       　。

（二）测量滑动变阻器 $R_2$的最大阻值。

（1）聪聪连接了如图乙所示的电路，将滑动变阻器 $R_2$的滑片调至最右端。闭合开关，适当调节 $R_1$的阻值，电流表和电压表的示数如图丙所示，电流表的示数为　      　 $A$， $R_2$的最大阻值为　      　 $\Omega$。

（2）实验中至少需要测量三组数据，目的是　      　（填“寻找普遍规律”或“减小误差”）。

（三）聪聪又找来最大阻值为 $30\Omega$的滑动变阻器 $R_3$和最大阻值为 $20\Omega$的滑动变阻器 $R_4$，利用学生电源（电压调为 $12V$不变），设计了如图丁所示电路，测量标有 $0.3A$”字样灯泡的额定功率，请将他的实验过程补充完整：

（1）只闭合开关 $S$、 $S_2$，将滑动变阻器　    　的滑片调到阻值最大处，移动另一个滑动变阻器的滑片直至电压表的示数为　      　 $V$，此时灯泡正常发光。

（2）保持两个滑动变阻器的滑片位置不动，只闭合开关 $S$、 $S_1$，读出电压表的示数为 $7V$。

（3）灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$。

在“测量小灯泡的电阻”的实验中，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）图甲是小亮同学连接的实物电路，图中有一处导线连接错误。请在连接错误的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线在图上画出正确的连线。

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片调至最大阻值处，是为了　            　。

（3）改正电路后，他将测得的数据及计算结果填写在表格中。则小灯泡正常发光时的电阻为　            　欧（结果保留一位小数）。

实验次数	1	2	3	4
电压 $/V$	1.0	1.5	2.0	2.5
电流 $/A$	0.20	0.22	0.26	0.30
电阻 $/\Omega$	5.0	6.8	7.7

（4）小亮从数据中发现，小灯泡的电阻是变化的，你认为影响小灯泡电阻变化的主要原因是　          　。

（5）完成上述实验后，小亮还想测另一小灯泡的额定功率，他设计了如图丙所示的电路图并连接了电路。（已知小灯泡的额定电压为 $U_{额}$， $R_1$的最大阻值为 $R_0$，电源电压保持不变）具体操作如下：

①闭合开关　         　，调节 $R_1$接入电路的电阻，使电压表的示数为 $U_{额}$。

②保持 $R_1$的滑片位置不变，断开开关　        　，再闭合开关　        　，调节 $R_2$接入电路的电阻，使电压表的示数仍为 $U_{额}$。

③接着将 $R_1$的滑片调至最右端，电压表的示数为 $U_1$；再将 $R_1$的滑片调至最左端，电压表的示数为 $U_2$。

④小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　        　（用 $U_{额}$、 $R_0$、 $U_1$、 $U_2$表示）

小凯同学利用如图所示的实验装置探究电流与电阻的关系。实验器材有：定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $50\Omega )$、规格为“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器、电源（电压恒为 $6V$）、电压表、电流表、导线和开关。

（1）图甲是小凯连接的实物电路，其中一根导线连接错误，请你在该导线上打“ $\times$”并用笔画线代替导线正确连线。

（2）改正电路连接后，闭合开关，移动滑片，电压表指针随之偏转，而电流表的指针不动，则电路故障的原因是电流表　     　（填“短路”或“断路”）。

（3）排除故障后，小凯进行实验时，调节滑片使电压表的示数为 $4V$保持不变。根据提供的器材和连接的实物电路，最多可选择哪几个定值电阻进行实验？　              　。

（4）为了确保所给的定值电阻单独接入电路后都能正常实验，小凯从其他小组借来了“ $50\Omega 1A$”的滑动变阻器，这时需要控制电压表的示数　       　 $V$不变。通过多次实验，可得结论：电压一定时，通过导体的电流与电阻成　          　。

（5）实验结束后，在只有电流表的情况下，小凯同学设计了如图乙所示的电路，测出了小灯泡 $L$的额定功率。已知小灯泡 $L$正常工作的电流为 $0.2A$，电源电压为 $6V$，定值电阻 $R_0$的阻值为 $5\Omega$，请你将实验步骤补充完整。

①开关 $S$接 $a$，调节 $R_1$的滑片，使电流表的示数为　       　 $A$，此时小灯泡正常发光。

②开关 $S$接 $b$，使 $R_1$的滑片　            　（填“向左移”、“向右移”或“保持不动”），此时电流表的示数为 $0.6A$，则 $R_1$接入电路的阻值为　         　，然后将 $R_1$的滑片滑到最　        　（填“左”或“右”）端，此时电流表的示数为 $0.4A$，则 $R_1$的最大阻值为　         　 $\Omega$。

③小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$。

在“伏安法测电阻”的实验中，小亮连成如图所示电路，正准备实验时，同组的小明检查发现电路连接有错误。

（1）若在错误的电路中，闭合开关后，电压表的指针将　      　（选填“正向偏转”、“反向偏转”、“不动”）。

（2）请你将接错的那根导线打“ $\times$”，画出正确连线。

（3）电路连接正确后，要使定值电阻两端的电压从小到大变化，滑动变阻器的滑片应该向　      　侧调整。

（4）选用规格为“ $50\Omega 1A$”的滑动变阻器进行实验，记录数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5	6
$U/V$	1	2	3	1	2	3
$I/A$	0.2	0.4	0.6	0.1	0.2	0.3
$R/\Omega$	5			10

若换用规格为“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，不能完成表格中第　          　次实验。

（5）在本次实验中滑动变阻器的主要作用　           　。

（6）多次测量的目的是　            　。

测量小灯泡的额定功率

（1）如图1甲所示是测量额定电压为 $3.8V$小灯泡的额定功率的实验电路。检查发现电路中有一根导线连接错误，此时若闭合开关，电流表的指针将　    　（填“正常偏转”或“几乎不动”），请你在错误的导线上画“Ⅹ”，并用笔画线代替导线，将电路连接正确。

（2）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $3.8V$，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图1乙所示，电流值为　    　 $A$，则小灯泡的额定功率　      　 $W$。

（3）实验后，小明又想测量一个额定电压为 $6V$阻值约为 $8\Omega$的小灯泡的额定功率，但发现电流表和电压表的大量程均已损坏，于是找来一个阻值为 $10\Omega$的定值电阻，设计了如图1丙所示的实验电路，其中电源电压恒为 $8V$请完成下面的实验步骤：

①在图2所示的三个选项中，选出能对应填入虚线框内合理的元件组合　     　。

②正确选择元件并连接电路后，闭合开关 $S$调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为　　 $V$，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为 $0.5A$，则小灯泡的额定功率为　   　 $W$。

在探究“电流与电阻关系”的实验中，实验器材：两节新干电池，3个定值电阻 $(R_1=5\Omega$、 $R_2=10\Omega$、 $R_3=20\Omega )$，规格为“ $15\Omega 1A$”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一个，导线若干。实验步骤如下：

（1）连接电路时，开关应处于　      　（填“闭合”或“断开”）状态。

（2）小明连接了图甲所示的部分电路，请用笔画线代替导线，将实物电路连接完整，要求滑片向左移动时电流变小。

（3）连好电路后，按下列步骤进行实验。

①将 $R_1$接入电路，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $1.5V$，记下电流表的示数 $I_1$。

②用 $R_2$替换 $R_1$接入电路闭合开关后，接下来的操作是　    　，记下电流表的示数 $I_2$。

③用 $R_3$替换 $R_2$接入电路，发现无论怎样移动滑片，电压表的示数始终大于 $1.5V$，请写出一种使电压表示数能达到 $1.5V$的办法：　      　。

④问题解决后，小明绘制如图乙所示的 $I-R$图象，得出结论：电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成　      　比。

（4）探究完电流与电阻的关系后，小明利用如图丙所示的电路图测小灯泡的额定功率，选取的小灯泡上标有“ $0.3A$”字样，估计它的额定功率为 $1.5W$，电流表的“ $0~0.6A$”和“ $0~3A$”量程完好，电压表的“ $0~3V$”量程完好，“ $0~15V$”量程已损坏，滑动变阻器的铭牌标有“ $50\Omega 1A$”字样。连接电路时，小明实验操作正确，闭合开关时，电流表和电压表的示数分别为 $0.2A$和 $2V$；接着他边思考边实验，改进电路后，当将滑动变阻器的滑片 $P$移至中点（连入电路中的电阻为 $25\Omega$）时，灯泡正常发光。小明根据测量的数据算出了灯泡的额定功率。

根据以上的叙述回答下列问题。

①该同学判断小灯泡正常发光的依据是　      　。

②请在虚线框内画出小明改进后的电路图。

③小灯泡的额定功率是　      　 $W$。

小明在实验室探究电学实验，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源（电压恒为4.5V）、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、小灯泡（额定电压为2.5V）、导线若干。

（1）在探究“电流与电阻的关系”实验中：

①小明设计了如图甲所示电路，请你帮他将图乙所示的实物图连接完整。

②闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至　     　（选填“A”或“B“）端；电路中滑动变阻器起到保护电路和　                         　的作用。

③闭合开关，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，电压表示数为零，此时电路出现的故障可能是　                           　。

④小明排除故障后继续实验，先将5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；断开开关，把5欧电阻换为10欧的电阻，再闭合开关，应向　     　（选填“A”或“B“）端移动滑动变阻器的滑片，才能使电压表示数仍为2.5V，同时再记下电流表的示数。

⑤为确保所给的5个定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，应该选取最大阻值不小于　     　Ω的滑动变阻器。

（2）完成以上实验后，小明将定值电阻换成小灯泡，想要测量它的额定电功率。在不损坏小灯泡的情况下，移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端的电压值及对应的电流值，根据这些数据绘制出了小灯泡的“I﹣﹣U”关系图象（如图丙所示）。分析图象可知，小灯泡正常工作时灯丝电阻为　     　Ω，小灯泡的额定功率是　      　W．从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻是　    　（选填“变化或“不变”）的，造成这一现象的原因是灯丝电阻随　    　升高而增大。

小伟在做探究“电流与电阻的关系”实验时，准备了以下器材：电源（4.5V），定值电阻四个（5Ω、10Ω、20Ω、25Ω），电流表、电压表、滑动变阻器“20Ω1A”和开关各一个、导线若干。

（1）小伟连接的电路如图甲所示，闭合开关后，发现　    　（填“电流表”或“电压表”）无示数，经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误，请在图中错误的那根导线上画“×”，并画出正确的连线。

（2）解决问题后，小伟先将5Ω的定值电阻接入电路。调节滑动变阻器的滑片在某位置时，电流表的示数如图乙所示；将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，他应将滑动变阻器的滑片P向　   　（填左”或“右”）端移动，使电压表的示数保持　    　V不变，再次读取电流表的示数。

（3）把20Ω的电阻接入电路时，小伟发现无论怎样调节滑动变阻器都不能完成实验。为了使四个电阻单独接入电路都能完成实验，他应控制电压表的示数不低于　    　V．由实验得出的结论是：当电压一定时，　                 　。

（4）小伟将定值电阻换成小灯泡L₁，测出了几组电流值和电压值。并绘制了L₁的U﹣I图象如图丙所示，该图象不是直线的原因是　                                  　。

（5）同组的小同学还想测量额定电流为I_额的小灯泡L₂的额定功率，利用小伟用过的小灯泡L₁和绘制的图象，设计了如图丁所示的电路（电源电压为U），测出了小灯泡L₂的额定功率。请将她的实验步骤补充完整：

①闭合开关S．将开关S₀接1、调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为　    　，此时L₂正常发光。

②将开关S₀由1改接到2，滑动变阻器的滑片P           　（填“移到最左端”“移到最右端”或“保持不动”）此时电流表的示数为I₁，根据L₁的U﹣I图象可知，当电流为I₁时，对应的电压为U₁；，则滑动变阻器接入电路的阻值R＝　            。

③小灯泡L₂的额定功率P_额＝　                  　（用U、I_额、R表示）