初中物理能量试题

用图甲所示电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压为3V，滑动变阻器的规格为“20Ω，1.5A”。

（1）实验时，依次更换不同的电阻，调节 　　，保证电阻两端电压不变，分别记录每次电阻 $R$和电流表示数 $I$，数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5
电阻 $R/\Omega$	30	20	15	10	5
电流 $I/A$	0.08	0.12	0.16		0.48
电阻的倒数 $\frac{1}{R}/{\Omega }^{-1}$	0.033	0.050	0.067	0.100	0.200

（2）第4次实验的电流表示数如图乙所示，读数为 　　 $A$；

（3）为了更精确地描述 $I$与 $R$的关系，在表中增加了 $\frac{1}{R}$的数据，并根据 $I$、 $\frac{1}{R}$的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点，请你在图丙中补充第4次的实验数据点，并作出 $I-\frac{1}{R}$图像。

（4）根据图像可以得到的实验结论是：　　。

图示电路中，电源电压不变，R为滑动变阻器，L为小灯泡（假设灯丝电阻不变）。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中（　　）

A．	电流表示数减小，小灯泡变暗
B．	电压表示数增大，小灯泡变亮
C．	电压表示数与电流表示数的比值减小，小灯泡变亮
D．	电压表示数与电流表示数的比值不变，小灯泡变亮

某品牌电热水瓶具有加热和电动出水两种功能，其简化电路如图所示。其中 $R_1$ 是额定功率为 $2000W$ 的电热丝， $R_2$ 是阻值为 $130\Omega$ 的分压电阻，电磁泵的额定电压为 $12V$ 。在1标准大气压下，将初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 、质量为 $2.5\mathit{kg}$ 的水装入电热水瓶，正常加热 $8\mathit{min}20s$ 将水烧开，已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$ ，求该电热水瓶：

（1）此次加热水的效率。

（2）电磁泵的额定功率。

如图甲所示的电路中，电源电压保持不变， $R_0$ 、 $R_1$ 均为定值电阻， $R_2$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S_1$ ，断开开关 $S_2$ ，当滑动变阻器的滑动触头在 $a$ 端时，电压表 $V_1$ 的示数为 $2.4V$ ，电流表示数为 $0.3A$ 。将 $R_2$ 的滑动触头从 $a$ 端移动到 $b$ 端的过程中，电压表 $V_1$ 和 $V_2$ 的示数与电流表示数的关系分别如图乙中的图线①和②所示。

（1）求 $R_1$ 的阻值；

（2）求 $R_2$ 的最大阻值；

（3）同时闭合 $S_1$ 和 $S_2$ ，当 $R_2$ 的阻值为何值时， $R_2$ 的电功率最大？ $R_2$ 电功率的最大值是多少？

某学习小组计划探究电流与电阻的关系，设计的电路如图甲所示。

（1）请根据甲图把乙图中的电路连接完整（要求滑动触头向右移动时，电路中电流变大）。

（2）在闭合开关进行实验前，滑动变阻器的滑动触头应位于 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端。

（3）为得到多组实验数据，进行实验时需要更换连入电路中的定值电阻。每次更换定值电阻后，都需要调节滑动变阻器，使电压表的示数 　　。

（4）某次实验时，闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表的示数始终等于电源电压，电流表示数为零，则电路中的故障是 　　。

（5）某次实验中，电流表示数如图丙所示，该电流表的示数为 　　 $A$ 。

（6）某同学分析实验数据发现在电压一定的情况下，电流与电阻成反比，于是他作出了如图丁所示的 $I-\frac{1}{R}$ 图线，则实验中该同学加在电阻两端的电压为 　　 $V$ 。

某不锈钢内胆电热水壶具有加热和保温功能，其铭牌如图甲所示，工作电路图如图乙所示，虚线框内的加热电路由两个加热电阻组成，定值电阻 ， 是最大阻值为 的可变电阻（调温开关），人通过调节 可以改变电热水壶的功率。

（1）在额定电压下工作时，该电热水壶最大功率为多大？

（2）电热水壶每秒向外散失的热量 跟电热水壶表面温度与环境温度的温差关系如图丙所示（壶内水温跟壶表面温度一致），在额定电压下工作。在温度为 的房间使用，要求电热水壶温度保持 ，问应将 的阻值调为多大？

（3）用电高峰时，实际电压为 ，当电路中只有电热水壶以最大功率加热时，如图丁所示的电能表指示灯 内闪烁了多少次？

在"测量小灯泡正常发光时的电阻"实验中小亮已连接的部分电路如图甲所示，小灯泡的额定电压 。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片 向右移动时电阻变大）。

（2）实验中除保护电路外滑动变阻器另一个作用是 　　。闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，造成电路故障的原因是 　　。

（3）排除故障后，当实验中小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为 　　 （结果保留一位小数）。

（4）另一组的同学设计了图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，电源电压未知但恒定不变， 和 为滑动变阻器， 的最大阻值 ，请你将实验步骤补充完整。

①只闭合开关 、 调节 ，使电压表的示数为 ；

②只闭合开关 、 ， 　　，使电压表示数仍为 ；

③接着将 的滑片 调至最左端，记下电压表的示数 ，再 的滑片 调至最右端，记下电压表的示数 ，则小灯泡额定功率表达 　　 、 、 、 表示）。

如图甲所示，电源电压不变，小灯泡的额定电压为 。第一次只闭合 、 ，将滑动变阻器 的滑片从最下端滑到最上端，第二次只闭合开关 ，将滑动变阻器 的滑片从最下端向上滑到中点时，电压表 的示数为 ，滑到最上端时，小灯泡正常发光。图乙是两次实验中电流表 与电压表 、 示数关系图象，下列说法正确的是 　　

A．	小灯泡的额定功率为
B．	定值电阻 的阻值为
C．	滑动变阻器 的最大阻值
D．	两次实验中，电路最小功率为

小刚在实验室利用图甲所示的实验装置测量额定电压为 $2.5V$小灯泡的额定功率（电源电压恒定）。实验步骤如下：

（1）开关闭合前，应将滑片移到变阻器的 　　（选填“最左”或“最右” $)$端；

（2）闭合开关，移动变阻器的滑片，电流表有示数，而电压表没有示数，故障的原因可能是小灯泡 　　（选填“短路”或“断路” $)$；

（3）排除故障后，移动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为 $1V$，此时应将变阻器的滑片向 　　（选填“左”或“右” $)$滑动，直到电压表的示数为 $2.5V$时为止，此时电流表的示数如图乙所示，则电流值为 　　 $A$，小灯泡的额定功率为 　　 $W$。

（4）根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示，该图像不是直线的原因是 　　。实验中小灯泡随着它两端电压的增大而逐渐变亮，是因为小灯泡的亮度是由它的 　　决定的。

（5）小刚又设计了如图丁所示的电路，测出了只标有额定电流为 $0.3A$的小灯泡的额定功率。电源电压恒定，变阻器 $R_1$的最大阻值为 $10\Omega$，实验操作如下：

①闭合 $S_1$，断开 $S_2$，移动变阻器 $R_1$的滑片，使电流表的示数为 $0.3A$；

②闭合 $S_2$，断开 $S_1$，保持变阻器 $R_1$的滑片位置不动，移动变阻器 $R_2$的滑片，使电流表的示数仍为 $0.3A$；

③　　，将变阻器 $R_1$的滑片移到最左端，电流表的示数为 $0.6A$，再将变阻器 $R_1$的滑片移到最右端，电流表的示数为 $0.2A$；

④小灯泡的额定功率为 　　 $W$。

如图甲所示的电路中，电源电压保持不变， $R_0$ 为定值电阻， $R$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S$ ，移动滑片 $P$ ，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则 $($ 　　 $)$

A．滑动变阻器的最大阻值是 $20\Omega$

B．滑动变阻器消耗的电功率最大时，变阻器的阻值是 $10\Omega$

C．电源电压为 $8V$

D．电路消耗的最大电功率为 $14.4W$

【实验名称】测量小灯泡的电功率

【实验器材】额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡（电阻约 $10\Omega )$ 、电压为 $6V$ 的电源、电流表、电压表、滑动变阻器 $\left(50\Omega 5A\right)$ 、开关、导线若干。

【实验步骤】

（1）用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整（要求：滑动变阻器连入电路时阻值最大）；

（2）电路连接时开关应 　　。小明同学检查电路无误后，闭合开关，发现灯泡不亮但电流表和电压表均有较小的示数，接下来他应该 　　；

（3）小明同学进行实验得到部分实验数据如表，则小灯泡的额定功率为 　　 $W$ ；当小灯泡两端电压为 $1.5V$ 时，小灯泡的亮度 　　（选填"正常"、"较暗"或"较亮" $)$ 。

实验次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	小灯泡亮度	电功率     $P/W$
1	2.5	0.30
2	1.5	0.22
3	3.0	0.32

【拓展】好学的小明同学又向老师要了一个 $R_0=20\Omega$ 的定值电阻，用来替换电路中的电流表。替换后电路如图乙所示，并设计下列方案测量小灯泡的额定功率。

（1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压；

（2）保持滑片位置不变，电压表所接的 $b$ 接点不动，只断开 $a$ 接点，改接到 $c$ 接点上，测定值电阻 $R_0$ 两端的电压 $U_0$ ；

（3）计算小灯泡的额定功率。

仔细分析发现此方案无法测出小灯泡的额定功率，其原因是：① 　　；② 　　。

如表一所示是小红同学家的燃气热水器正常工作时显示的部分参数。已知水的初温为 ${20}^{°}\text{C}$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ 。求：

表一：

燃气热水器
设定温度	${50}^{°}\text{C}$
气量	$1.0m^3/h$
水量	$5.0L/\mathit{min}$

表二：

即热式电热水器
额定功率	$7000W$
额定电压	$220V$
额定频率	$50\mathit{Hz}$

（1）燃气热水器正常工作 $10\mathit{min}$ 流出的热水的质量；

（2）燃气热水器正常工作 $10\mathit{min}$ 流出的热水所吸收的热量；

（3）小红同学观察到学校用的是即热式电热水器，铭牌如表二所示。若要得到（2）问中热水所吸收的热量，即热式电热水器需正常工作 $16\mathit{min}40s$ ，则该即热式电热水器的加热效率为多少；

（4）请写出使用电能的两个优点。

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。

$A$ 、 $B$ 两只灯泡的额定电压均为 $6V$ ，通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示，下列选项正确的是 $($ 　　 $)$

A．	$A$ 、 $B$ 两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B．	将两灯并联接在 $3V$ 的电源两端， $A$ 、 $B$ 两灯的实际功率之比为 $2:1$
C．	将两灯串联接在某电源两端，使 $B$ 灯恰好正常发光，电源两端电压为 $9V$
D．	将 $5\Omega$ 的电阻与 $B$ 灯串联接在 $6V$ 的电源两端，该电阻消耗的功率为 $0.8W$

综合实践活动中，同学们设计了一款可用电流表示数显示拉力大小的测力计模型，电流表示数随拉力的增大而增大。模型电路如图甲所示， $\mathit{ab}$ 为长 $10\mathit{cm}$ 、阻值 $25\Omega$ 的电阻丝，其阻值与长度成正比，滑片 $P$ 左端固定在拉杆上，弹簧处于原长时，滑片 $P$ 位于 $a$ 端，电源电压恒为 $6V$ ，弹簧电阻恒为 $1\Omega$ ， $R_0$ 为 $4\Omega$ ，其余部分电阻不计，电流表量程为 $0~0.6A$ 。忽略弹簧、拉杆和拉环的重力及滑片与电阻丝的摩擦。

（1）虚线框内接线柱"1"应与 　　（选填"2"或"3" $)$ 连接。

（2）闭合开关，弹簧处于原长状态时， $R_0$ 消耗的功率多大？

（3）弹簧的伸长量△ $L$ 与所受拉力 $F$ 之间的关系如图乙所示，则电流表示数最大时显示的拉力多大？

（4）甲图中若去掉电流表，用一只电压表（量程 $0~3V)$ 与 $R_0$ 并联，利用电压表的示数来显示拉力的大小，则与利用电流表相比，电压表所能显示的最大拉力将提升 　　 $\%$ 。

（5）在汇报交流阶段，同学们对模型设计的不足提出了改进措施。如甲图的方案，从电路的安全性考虑，其他条件不变， $R_0$ 的阻值应不小于 　　 $\Omega$ 。