初中物理能量试题

在测量额定电压为 $2.5V$ 小灯泡额定功率的实验中，电源电压恒定不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，要求实验时向右移动滑片 $P$ 小灯泡亮度变暗。

（2）实验过程中，某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如表：

物理量 次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	灯泡亮度	灯泡实际电功率     $P/W$	灯泡电功率的平均值     $P/W$
1	0.5	0.18	不亮	$P_1$	$P=\frac{P_1+P_2+P_3+P_4+P_5}{5}$
2	1	0.2	发暗光	$P_2$
3	2	0.3	发较亮光	$P_3$
4	2.5	0.32	正常发光	$P_4$
5	2.8	0.34	发光强烈	$P_5$

①小灯泡的额定功率为 　　 $W$ 。

②表格中有一处设计不合理，请指出不合理的设计是 　　；

③分析表中数据还发现灯丝电阻跟 　　有关。

（3）测量额定电压为 $U_0$ 的小灯泡额定功率，物理科代表设计了图乙所示的电路 $(R_0$ 为已知的定值电阻， $R$ 为滑动变阻器）。

①断开开关 $S_1$ ，闭合开关 $S_2$ ，移动滑动变阻器滑片 $P$ ，当电流表示数为 　　时，小灯泡恰好正常发光；

②保持滑动变阻器滑片 $P$ 位置不变，闭合开关 $S_1$ ，断开开关 $S_2$ ，记下电流表示数为 $I$ ；

③推导出小灯泡 $L$ 的额定功率表达式 $P_{额}=$ 　　（用物理量 $U_0$ 、 $R_0$ 和 $I$ 表示）

小伟为了监测家人体重，设计了一个简易体重计，电路如图甲所示。已知：电源电压 $6V$ ；定值电阻 $R_0=6\Omega$ ； $R$ 为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示；电压表量程为 $0~3V$ ，改装后用于显示被测人体重，分析题中信息可以得出（踏板重力不计） $($ 　　 $)$

A．	体重越大，电压表示数越小
B．	电压表 $2V$ 刻度处应标为 $500N$
C．	该电路消耗的最小功率为 $3W$
D．	该体重计能测量的最大体重为 $600N$

如图所示，电源电压保持不变，灯泡 $L$ 标有" $3V1.5W$ "的字样，滑动变阻器 $R_0$ 标有" $20\Omega 1A$ "字样， $R_1=9\Omega$ ，电流表量程为 $0~3.0A$ ，假定灯丝电阻不变。当只闭合开关 $S_2$ 时，电流表示数为 $0.3A$ ，则电源电压是 　　 $V$ ；当开关 $S_1$ 、 $S_2$ 和 $S_3$ 都闭合时，在保证电路安全前提下，滑动变阻器 $R_0$ 接入电路的阻值范围是 　　 $\Omega$ 。

中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻 为发热体，它的额定电功率为 且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温； 为电功率忽略不计的电源指示灯。求：

（1）发热体正常工作时的电流；

（2）当实际电压为 时，发热体工作 消耗的电能；

（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一。若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少。（电能利用率

如图所示，电源电压为 $9V$ ， $R_1$ 的阻值为 $20\Omega$ ，滑动变阻器 $R_2$ 标有" $100\Omega 1A$ "字样，电流表接 $0~0.6A$ 的量程，在探究过程中至少有一个开关闭合，调整开关 $S_1$ 、 $S_2$ 的状态及 $R_2$ 的大小，在保证电路安全的前提下，下列说法中正确的是 $($ 　　 $)$

A．	干路电流的最大值为 $1.6A$
B．	$R_2$ 消耗的最大功率为 $9W$
C．	电路消耗的最小功率和最大功率之比为 $3:20$
D．	若开关 $S_1$ 、 $S_2$ 都闭合， $R_2$ 的取值范围为 $9\Omega ~100\Omega$

如图甲所示，闭合开关 $S$ ，调节滑动变阻器的滑片 $P$ 从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表示数与两电压表示数的关系如图乙所示。则电源电压为 　　 $V$ ，灯的额定功率为 　　 $W$ 。

图是一种测定油箱内油量的装置。其中 $R$ 是滑动变阻器的电阻片，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定轴 $O$ 转动，另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时，油面下降，浮子随液面落下，带动滑杆使滑动变阻器滑片 　　（选填"向上"或"向下" $)$ 移动，从而改变油量表的示数，此油量表实际上是一个 　　（选填"电流表"或"电压表" $)$ 。

学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作"电热水壶"的项目化学习。

【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：

容积： $1L$ ；

功能：①加热：②保温；

性能：能在7分钟内将 $1L$ 水从 ${20}^{°}\text{C}$ 加热到 ${100}^{°}\text{C}$ （不计热量损失）。

【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻 $(R_1<R_2)$ 进行设计，其中方案一如图所示。利用方案一中的器材，请将方案二的电路补充完整。

【器材选择】若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆？ $[Q_{吸}=\mathit{cm}\left(t-t_0\right)$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$

【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议 　　。

【项目制作】 $\dots \dots$

如图甲、乙所示，物体 $M$ 先后浸没在水和浓盐水中 $({\rho }_{\mathit{盐水}}>{\rho }_{水})$ ，用同一滑轮组从两种液体中将物体 $M$ 匀速提出水面，拉力 $F$ 和 $F\text{'}$ 随时间 $t$ 变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力，物体 $M$ 不吸水、不沾水， $g=10N/\mathit{kg}$ 。

（1）图丙中 　　（选填" $A$ "" $B$ " $)$ 曲线表示拉力 $F$ 随时间 $t$ 变化的图像。

（2）求物体 $M$ 浸没在水中受到的浮力。

（3）如果物体 $M$ 浸没在水中滑轮组的机械效率为 ${\eta }_1$ ，完全拉出水面滑轮组的机械效率为 ${\eta }_0$ ，浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为 ${\eta }_2$ ，已知 ${\eta }_0:{\eta }_1=25:24$ ， ${\eta }_0:{\eta }_2=20:19$ ，求物体 $M$ 浸没在盐水中的浮力。

某些电阻的阻值会随温度的变化而明显改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量温度。在如图甲所示的电路中，电流表量程为，电源电压恒为，为滑动变阻器，电阻作为温度计的测温探头。当时，的阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关后，把放入环境中，调节滑动变阻器，使电流表指针恰好满偏（即，然后保持的阻值不变。

（1）在环境中通电，整个电路消耗的电能是多少？

（2）滑动变阻器接入电路的电阻为多大？

（3）再把测温探头放到环境中时，消耗的电功率多少？

某兴趣小组为检测操场上的风力等级，设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片 $P$的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 $\mathit{MN}$上，滑杆上的摩擦力忽略不计，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米 ${}^2$，均匀电阻丝 $\mathit{AB}$长为30厘米，阻值为15欧，电源电压 $U$恒为9伏，保护电阻 $R_0$为3欧，电压表量程 $0~3$伏。弹簧弹力 $F$与弹簧长度改变量 $x$的关系如图乙所示。无风时，滑片 $P$在 $A$处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅如表数据可知风速及风级。

风级	一级	二级	三级	四级	五级	六级
风速 $v$（米 $/$秒）	$0.3~1.5$	$1.6~3.3$	$3.4~5.4$	$5.5~7.9$	$8.0~10.7$	$10.8~13.8$
风压 $p$（帕 $)$	$0.055~1.4$	$1.6~6.8$	$7.2~18$	$18.9~39$	$40~72$	$72.9~119$

（1）无风时，求通过 $R_0$的电流；

（2）为保护电路安全，求出风速仪所测最大风力等级为几级；

（3）某日从天气预报得知，第二天风力等级将会达到五级，风速 $v$预计为 $10m/s$，在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上，电路将如何改进，在图丙的虚线框内将电路补充完整。小组成员还想计算出电路改进后电压表的示数，经查阅资料后得知，该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，其关系式为 $p=k{v}^2$，（其中 $k$为常量，数值为 $0.6)$，假设你为该小组成员，请你计算出风速为 $10m/s$时，改进后的电路中电压表的示数。

如图甲所示的电路中，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片 $P$ 从 $a$ 端移动到 $b$ 端的过程中，电流表示数 $I$ 与电压表示数 $U$ 的变化关系如图乙所示，则下列判断正确的是 $($ 　　 $)$

A．	电源的电压为 $9V$
B．	定值电阻 $R_0$ 的阻值为 $10\Omega$
C．	$R_0$ 的最大功率为 $0.4W$
D．	当滑片在 $b$ 端时，电路的总功率为 $1.2W$

如图甲所示的电路中， $R_1$ 是定值电阻，电流表量程为 $0~0.6A$ ，图乙是电阻箱 $R_2$ 的电功率与其电阻大小变化关系的部分图像，则下列说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	电源电压为 $6V$
B．	$R_1$ 的阻值为 $20\Omega$
C．	$R_2$ 能安全连入电路中的最小电阻值为 $10\Omega$
D．	$R_2$ 为 $20\Omega$ 时，整个电路通电 $10s$ 耗电 $32J$

如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力 $F$ 随提升高度 $h$ 变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为 $87.5\%$ ，绳重和摩擦忽略不计。下列选项正确的是 $($ 　　 $)$

A．	物块的边长为 $0.6m$
B．	动滑轮重为 $300N$
C．	提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于 $87.5\%$
D．	将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力 $F$ 做的功为 $1650J$

如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。求：

（1）小灯泡的额定功率和定值电阻R ₀的阻值；

（2）滑动变阻器的最大阻值；

（3）电路总功率的最大值和最小值。