初中物理能量实验题

小明和小华在实验室做如下两个电学实验：

实验次数	电阻     $R/\Omega$	电流     $I/A$
1	5	0.32
2	10	0.16
3	20	0.08

（1）在探究"通过导体的电流与电阻的关系"实验中，小明所用的器材有：新干电池两节， $5\Omega$ 、 $10\Omega$ 、 $20\Omega$ 的定值电阻各一个，电流表、电压表、" $20\Omega 1A$ "的滑动变阻器、开关各一个及导线若干。

①实验中小明将 $5\Omega$ 的电阻接入电路中，连接的电路如图甲所示，经检查发现有一根导线连接错误，请你在这根导线上打" $\times$ "，并用笔画线代替导线画出正确的接法；

②改正错误后，将滑片调至 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至某一位置，使电压表示数为 $1.6V$ ，读出电流表的示数并记录在表格中，将此时滑片的位置标记为 $M$ ；

③接着将 $5\Omega$ 的电阻换为 $10\Omega$ ，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为 $1.6V$ ，读出对应电流表的示数并记录，此时滑片的位置在 $M$ 的 　　（选填"左侧"或"右侧" $)$ ；

④最后小明换用 $20\Omega$ 的电阻继续进行实验并记录电流表的示数；分析表中数据，可得到的结论是： 　　。

（2）小华利用电源（电压恒定且未知）、电流表、电阻箱 $(0~999.9\Omega )$ 、铭牌不清楚的滑动变阻器、开关、单刀双掷开关各一个及导线若干，设计了如图乙所示电路，测出了额定电流为 $I_{额}$ 的小灯泡的额定功率请你帮助小华补全实验方案：

①闭合开关 $S_1$ ，将开关 $S_2$ 拨至1，调节电阻箱 $R_1$ ，使 　　，读出此时电阻箱接入电路中的阻值为 $R$ ；

②仍闭合开关 $S_1$ ，将开关 $S_2$ 拨至2，只调节 $R_2$ ，使电流表示数为 $I_{额}$ ；

③在步骤②的基础上，将 $R_1$ 阻值调为0， $R_2$ 的滑片 　　（填滑动变阻器滑片的位置变化情况），并读出电流表示数为 $I$ ；

④则小灯泡额定功率的表达式为： $P=$ 　　（用已知量和所测物理量的符号表示）；

⑤实验后小华发现，电路中只需将 　　和 　　互换位置，可以更简单地测出小灯泡的额定功率。

有一个阻值未知的定值电阻 $R_x$ （阻值 $6\Omega ~10\Omega )$ 和一个标有" $0.3A$ "字样的小灯泡（阻值约为 $10\Omega )$ ，要求测出 $R_x$ 的阻值和小灯泡的额定功率。

（1）图甲是小明用伏安法测量 $R_x$ 阻值的实物电路，电源电压恒为 $3V$ ，滑动变阻器规格是" $10\Omega 2A$ "。

①甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画" $\times$ "，并在图上改正（所画的导线不能交叉）。

②改正电路后，正确操作，当电压表示数为 $1.8V$ 时，电流表的示数如图乙所示，则 $R_x$ 阻值为 　　 $\Omega$ 。

（2）小华利用图丙所示实物电路测出了小灯泡的额定功率。电阻箱 $R_0$ 的规格是" $0~999.9\Omega$ "，电源电压约为 $6V$ 。请在空白处填上适当内容。

①断开 $S_2$ ，闭合 $S_1$ ，调节电阻箱和滑动变阻器，直到 　　，记下此时电阻箱的阻值。

②断开 $S_1$ ，在 $M$ 、 $N$ 间接入一个元件后，正确操作可以完成测量任务。以下四个元件：

$a.$ 一根导线；

$b.5\Omega$ 电阻；

$c.30\Omega$ 电阻；

$d.$ 电阻箱。

其中符合要求的有 　　（填字母），操作过程中， 　　（选填"需要"或"不需要" $)$ 调节滑动变阻器。

用量角器、直尺、 $45°$ 三角尺、 $60°$ 三角尺，可以做以下实验。

（1）透过尺子能看到清晰的刻度线，说明尺子的材料有很好的 　　性。

（2）将两把三角尺叠放在水平桌面上，用直尺紧贴桌面快速击打下方的尺子，观察到 　　的现象，说明上方的尺子具有惯性，与头发摩擦后的直尺能吸引碎纸屑，这是因为 　　。

（3）图甲中，量角器底边长度为 　　 $\mathit{cm}$ 。

（4）用量角器的底边将直尺支撑起来，当直尺在水平位置平衡时，量角器的底边正好在直尺的中间位置（刻度线"7"和"8"的中间）。

①图乙中，用吸管在直尺 $a$ 端上方用力水平吹气，能观察到直尺 $a$ 端 　　（选填"靠近"或"远离" $)$ 吸管。

②图丙中，将三角尺 $A$ 、 $B$ 分别竖直挂在直尺刻度线"1"和"13"位置后，直尺还能在水平位置平衡，则 $A$ 、 $B$ 的质量之比为 　　。

取 $20g$ 冰，用如图所示的装置做"探究冰熔化特点"实验。

（1）冰由 $-{10}^{°}\text{C}$ 到 $-5^{°}\text{C}$ 吸收热量 　　 $J$ ，冰在熔化过程中，吸收热量，温度 　　。 $\left[c_{冰}=2.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（2）试管内冰全部熔化后，持续加热，试管内水 　　（选填"能"或"不能" $)$ 沸腾。

在"测定额定电压为 $2.5V$ 小灯泡电功率"的实验中，电源电压保持不变。

（1）请你用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整（导线不得交叉）。

（2）实验时，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数，则故障可能是 　　。

（3）故障排除后，闭合开关，将滑动变阻器滑片 $P$ 移至某处时，电压表示数如图甲所示，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片 $P$ 向 　　端（选填"左"或"右" $)$ 移动，直到电压表的示数为 $2.5V$ 。此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　　 $W$ 。

（4）在该实验结束后，将小灯泡换成一个定值电阻，还可探究 　　的关系（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 。

$A.$ 电流与电阻

$B.$ 电流与电压

小丽在探究"电路中电流与电阻的关系"时，可供使用的实验器材有：电源（电压恒为 $6V)$ 、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻四个 $(5\Omega$ 、 $10\Omega$ 、 $15\Omega$ 、 $20\Omega )$ ，导线若干。

（1）请用笔画线代替导线将甲图的实物图补充完整，要求滑动变阻器滑片 $P$ 向 $c$ 端滑动时接入电路中的阻值变小。

（2）当闭合开关试触时，发现电流表指针摆动出现了图乙所示情况，存在的问题是： 　　。

（3）将 $5\Omega$ 的电阻接入 $a$ 、 $b$ 间，闭合开关后，移动滑片 $P$ 使电压表示数为 $U_0$ ，记录相应的电流值；然后将 $5\Omega$ 的电阻换成 $10\Omega$ 、 $15\Omega$ 的电阻接入 $a$ 、 $b$ 间，闭合开关后，滑片 $P$ 应向 　　（选填" $c$ "或" $d$ " $)$ 端移动，直至电压表示数也为 $U_0$ ，记下相应的电流值。

（4）小丽在换用 $20\Omega$ 电阻做实验时，发现电阻已经损坏，她灵机一动，利用现有的几个电阻解决了这个问题。请你写出小丽的做法： 　　。

（5）小丽完成上述操作后又选了一个 $2\Omega$ 的电阻进行实验，结果发现实验不能正常进行，为完成此实验，电路需要做出调整的是 　　。

（6）小丽根据实验数据得出 $I-R$ 变化的图像，如图丙所示：则小丽实验时 $U_0=$ 　　 $V$ ，实验的小丽所用的滑动变阻器其最大阻值不能小于 　　 $\Omega$ 。

（7）小丽在得出 $I-R$ 图像之后，又画出了如图丁所示的 $I-\frac{1}{R}$ 图像，得出结论，电流与电阻成反比。请对此做出评价 　　。

请读出如图中测量工具的读数：

（1）图甲天平的读数为 　　 $g$ 。

（2）图乙机械停表的读数为 　　。

（3）图丙电能表的读数为 　　 $\mathit{kW}\cdot h$ 。

（4）图丁弹簧测力计读数为 　　 $N$ 。

某物理学习小组为了探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲所示的实验电路。他们在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为 $3V$的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻各一个，滑动变阻器“ $20\Omega 1A$”一个，导线若干。实验时连接的电路如图乙所示。

（1）连接电路前，开关应　       　（选填“断开”或“闭合”）；

（2）实验中，改变滑动变阻器阻值的目的是使定值电阻两端的电压　       　；

（3）将 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻分别接入电路中，每一次都控制定值电阻两端的电压为 $2.5V$；当拆下 $5\Omega$的定值电阻换成 $10\Omega$的定值电阻接入电路时，如果保持滑动变阻器滑片的位置不变，会发现电压表的示数　       　（选填“大”或“小”）于 $2.5V$，接下来应该移动滑片，使电压表示数回到 $2.5V$，读出电流表的示数并记录数据 $\dots \dots$通过多次实验测得多组数据，并利用这些数据得到如图丙所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的图像，由数据和图像可以得到的结论是　                                  　；

（4）以上几次实验中记录电表示数时，当定值电阻消耗的电功率最小时，滑动变阻器接入电路的阻值为　      　 $\Omega$。

小明同学用“伏安法”测额定电压为 $2.5V$的小灯泡的电阻，实验电路如图甲。

（1）请用笔画线代替导线，在图甲完成实物电路连接（要求：滑动变阻器滑片 $P$向右移动，小灯泡变暗）。

（2）连接好电路，闭合开关，小明发现电压表有示数，电流表无示数，移动滑片 $P$，两表示数均无变化，则故障为　           　。小明排除故障后按要求完成实验，并根据实验数据绘制成 $U-I$图象，如图乙，则小灯泡正常发光时的电阻为　      　 $\Omega$。

（3）细心的小明发现实验所得 $U-I$图象不是一条直线，其原因是　      　。

（4）实验结束后，小华同学想利用此实验器材测量额定电压为 $3.8V$小灯泡的额定功率。但此时他发现电压表损坏了，于是用一个已知阻值为 $R_0$的定值电阻，利用图丙电路，也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：

①闭合开关 $S$、 $S_1$，断开开关 $S_2$，移动滑片，使电流表示数为　         　；

②闭合开关 $S$、 $S_2$，断开开关 $S_1$，保持滑片位置不变，读出电流表示数为 $I$；

③灯泡的额定功率 $P_{额}=$　         　（用已知量和测量量表示）。

某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为 $m$、 $2m$两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图：

（1）本实验是通过　              　来反映钢球动能大小的。

（2）为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择　      　两图进行实验分析。

（3）实验中为了探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面　   　（填“相同高度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越　       　。这个结论可用解释汽车　      　（填“超速”或“超载”）带来的危害。

（4）实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容？并说明理由。　                       　。

学完（功率）一节后，老师布置了一项实践性作业：利用生活中的测量工具，设计一种测量自己上楼功率的方案。请补充未完成的步骤（需要测量的物理量用相应的字母表示）：

（1）　                       　；

（2）用皮尺测出所上楼梯的总高度 $h$；

（3）　                        　；

（4）上楼功率的表达式 $P=$　       　 $(g$值用该字母表示即可）。

如图1所示，是小红做“测量额定电压为 $2.5V$小灯泡电功率”的实验电路。

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实验电路连接完整。

（2）闭合开关后，小红发现电流表和电压表均有示数但都很小，且小灯泡发光很暗，其原因是　                              　。

（3）根据实验测量的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化关系的图象，如图2所示。分析图象可知：小灯泡的额定功率是　       　 $W$。

（4）小红利用图象计算出了小灯泡在不同电压下的电阻，发现小灯泡在不同电压下电阻不同，出现这一现象的原因是　        　。

物理兴趣小组为了“测量液体的密度”，设计了如图甲所示的实验装置。特制容器底部是一个压敏电阻 $R$（厚度不计），通过导线与电路相连。电源电压恒为 $12V$，定值电阻 $R_0=20\Omega$，电流表的量程 $0~0.6A$．压敏电阻 $R$上表面涂有绝缘漆，其阻值随所受液体压强的大小变化关系如图乙所示。工作时容器底部始终保持水平。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）闭合开关，电流表示数为 $0.08A$．缓慢向容器内注水，电流表示数将　   　（填“变大”、“变小”或“不变”） ，注入深度为 $50\mathit{cm}$的水时，水对压敏电阻的压强是　    　 $\mathit{Pa}$，电流表示数为　    　 $A$。

（2）断开开关，将水倒出，擦干容器，置于水平操作台上。注入深度为 $50\mathit{cm}$的待测液体，闭合开关，电流表示数为 $0.24A$．则待测液体的密度　      　水的密度，该液体的密度是　     　 $\mathit{kg}/m^3$。

（3）若注入待测液体时俯视读数，该液体密度的测量值　    　真实值。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源由三节新干电池串联组成，小灯泡额定电压为 $2.5V$，阻值约为 $8\Omega$，滑动变阻器的规格为“ $20\Omega 1A$”。图甲是某实验小组未连接完整的实验电路。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整，导线不能交叉。

（2）闭合开关，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，电流表和电压表均无示数。小组成员找来一个两端接有导线的定值电阻（阻值为 $10\Omega )$，一端接在电源负极接线柱上，另一端依次触碰接线柱 $A$、 $B$、 $C$，只有触碰到 $C$时，灯泡才发光。若导线无断路，且导线和器材连接均完好，电路只有一处故障，则故障是　          　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为　       　 $V$，小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　     　 $W$。

（4）某同学想利用该电路“测量定值电阻 $R$的阻值”。于是取下小灯泡，将电阻 $R_x$接入小灯泡所在位置，滑动变阻器滑片移至最大阻值处，闭合开关，移动滑片，测量四组对应的电压和电流值。数据如下表：

数据序号	1	2	3	4
电压 $U/V$	1.2	1.6	2.0	2.4
电流 $I/A$	0.24	0.32	0.39	0.48

由数据可得，电阻 $R_x$的阻值为　      　 $\Omega$。

（5）能否将阻值约为 $50\Omega$的电阻接入图甲中小灯泡所在位置（其他连接均不变），测量其阻值。你的判断是　     　，理由是　                    　。

图甲是“探究某种物质熔化时温度的变化规律”实验装置。实验过程中，每隔 $1\mathit{min}$记录一次温度，并观察物质的状态。根据实验数据，绘制出该物质熔化时温度随时间变化的图象，如图乙。

（1）由图乙可知，该物质是　      　（填“晶体”或“非晶体”），判断依据是　    　。图乙中 $\mathit{AB}$段，该物质处于　       　态。

（2）若实验过程中燃烧了 $8g$酒精， $8g$酒精完全燃烧放出的热量为　　     $J$．（酒精热值为 $3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$