初中物理能量试题

2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准，小金买了一辆按新国标生产的电动自行车（如图），部分参数如表所示，已知小金质量为60千克，假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。

项目	参数
最高车速（千来 $/$小时）	25
整车质量（千克）	40
电动自行车最大功率（瓦 $)$	400

（1）车轮上刻花纹的目的是　　；

（2）小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为50厘米 ${}^2$，则骑行的电动自行车对地面产生的压强是多少帕？

（3）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功？

（4）若小金骑行过程中电动车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少？

自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。取水时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。

（1）电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一个低压区，水在　　的作用下，通过进水管进入泵壳。当水离开出水口后，由于　　，会继续向上运动

（2）自动取水时，将1升水抽高0.5米灌入电热水壶中需要5秒，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？

（3）某电热水壶的额定电压为220伏，加热功率为1100瓦，保温功率为55瓦，工作电路如图丙。制作电热水壶时，所选用电热丝 $R_1$、 $R_2$的阻值分别为多少欧姆？

现有规格分别为“ $6V3W$”和“ $6V6W$”两个小灯泡 $L_1$、 $L_2$，已知它们的电流与电压间关系如图所示。

（1）由图可知， $L_1$、 $L_2$的灯丝电阻都随电流的增大而　　（选填“增大”“减小”或“不变” $)$。

（2）若将 $L_1$、 $L_2$并联接在学生电源间，电源电压调节为6伏，通电5分钟，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？

（3）若将 $L_1$、 $L_2$串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下， $L_1$、 $L_2$消耗的实际总功率最大值是多少？

如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为120伏。电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培， $(g$取10牛 $/$千克）

（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。

（2）求电动机线圈阻值。

（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况

下电动机容易烧坏？

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　            　。

在探究“电流与电阻的关系”实验中，小硕选用如下器材：电压恒为 $5V$的电源阻值为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻，规格为“ $30\Omega 1A$”的滑动变阻器，电流表电压表，开关和若干导线

（1）如图甲所示为小硕连接的实验电路，闭合开关前发现电路中有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。

（2）改正错误后，用开关试触，发现电压表指针迅速摆到表盘最右端，电流表指针几乎未动。小硕分析可能是定值电阻发生了　    　故障。

（3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，电压表示数如图乙所示，其示数为　   　 $V$．断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不动，将 $5\Omega$电阻换成 $10\Omega$电阻，闭合开关，应将滑片向　      　（填“左”或“右”）移动，使电压表示数与第一次实验示数相同此时电流表示数应为　      　。

（4）在探究过程中，小硕发现，为了保持定值电阻两端电压不变，只要滑动变阻器连入电路阻值与电路中定值电阻阻值之比为　     　即可。

（5）多次实验后，根据数据可以得出结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　       　。

（6）小硕利用如图丙所示电路测量额定电流为 $0.2A$小灯泡的额定功率，已知定值电阻 $R_0$的阻值为 $10\Omega$，电源电压未知且大于小灯泡的额定电压。

①开关 $S_1$接 $b$， $S_2$接 $d$，电流表示数为 $0.6A$，则电源电压为　     　 $V$。

②开关 $S_1$接 $a$， $S_2$接 $c$，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　      　 $A$，此时小灯泡正常发光。

③开关 $S_1$接 $b$， $S_2$接 $c$，使滑动变阻器的滑片　     　（填“移到上端”、“保持不动”或“移到下端”），电流表示数为 $0.3A$。

④小灯泡额定功率 $P_{额}=$　    　 $W$。

小明同学做测量小灯泡电阻的实验，所用小灯泡的额定电压为 $2.5V$实验电路连接如图甲所示。

（1）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯不亮，电流表、电压表均有示数。接下来他应该进行的操作是　     　（只填字母）。

$A$．检查电路是否通路 $B$．更换小灯泡 $C$．移动滑动变阻器的滑片

（2）某次测量时，滑动变阻器的滑片移动到某一位置，电压表的示数为 $2.2V$，想得到小灯泡在额定电压下的电阻值，应将滑片向　     　（填“左”或“右”）移动。

（3）小灯泡在额定电压下的电流，如图乙所示，此时小灯泡的灯丝电阻为　     　 $\Omega$。（结果保留一位小数）

（4）他第一次测量时，电压等于 $2.5V$，小灯泡正常发光，以后调节滑动变阻器，让电压逐次下调，使灯丝温度不断降低，灯泡变暗直至完全不发光，测量数据及计算出每次的电阻如表。

数据序号	1	2	3	4	5	6	7
电压 $U/N$	2.5	2.1	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流 $I/A$	$/$	0.26	0.24	0.21	0.15	0.16	0.05
电阻 $R/\Omega$	$/$	8.1	7.1	6.2	4.7	3.1	2.0

由表格中的数据得出概括性的结论是：不同电压下，小灯泡的电阻值不同，灯丝的电阻随　    　。

（5）整理器材时，小明发现滑动变阻器的滑片左侧部分比滑片右侧部分热，其原因是　                            　。

（6）小明做完实验后，又设计了一个利用已知最大阻值为 $R_0$的滑动变阻器，来测额定电流为 $I_{额}$的小灯泡（灯丝电阻随温度变化）额定功率的方案，电路图如图丙所示。

①只闭合开关　     　，调节 $R_1$滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数为 $I_{额}$。

②只闭合开关 $S$、 $S_2$，保持 $R_1$滑片不动，调节 $R_0$的滑片到最右端，电流表的示数为 $I$。

③只闭合开关 $S$， $S_2$，将　      　的滑片滑到最右端，将　    　的滑片滑到最左端，电流表的示数为 $I\text{'}$。

④小灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　    。（用 $R_0$、 $I_{额}$、 $I$、 $I\text{'}$表示）

养生壶的原理如图所示，它有加热和保温两档。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。（养生壶的部分参数如表所示）

（1）当开关 $S_1$闭合， $S_2$　     　（填“闭合”或“断开”）时，养生壶处于加热状态。

（2）在保温挡正常工作时，求电路中的电流是多少？

（3）求 $R_1$、 $R_2$的阻值。

（4）如果养生壶的效率为 $70\%$，那么在标准大气压下要将满壶的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至沸腾，请问需要多少分钟？

壶的容积	$1.5L$
额定电压	$220V$
加热功率	$1000W$
保温功率	$44W$

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　   　 $W$。