初中物理能量解答题

如图甲所示，物体重 $500N$，某人用 $F=400N$平行于斜面的拉力使物体沿斜面向上做直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。

（1）物体运动的速度多大？

（2） $10s$内人对物体做了多少功？功率多大？

（3） $10s$内人对物体做了多少有用功？

在测电阻的实验中，实验的器材有：干电池3节，电流表、电压表各一个，开关2个，滑动变阻器1个，待测电阻2个，导线若干。

（1）如图所示，图甲是实验的电路图。小丽按照电路图连接电路时，开关应　　。

①闭合开关 $S$后，小丽发现电流表和电压表的指针均不动。她断开开关 $S$，检查线路连接无误后，把电压表与 $b$点相连的那根导线改接到 $c$点，再次闭合开关 $S$时，发现电流表的指针仍不动，但电压表的指针有明显的偏转。若电路中只有一处故障，则故障是　　。

②排除故障后，正确连接电路，闭合开关 $S$，移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表的示数为 $1.6V$时，电流表的示数如图乙所示，则电路中的电流为　　 $A$， $R_x=$　　。

（2）实验时某小组同学利用一只电流表和最大阻值为 $R_0$的滑动变阻器完成对未知电阻 $R_y$的测量。如图2所示是他们按照设计连接的部分实验电路。

①请你依据下面的实验步骤，用画笔线代替导线，将实验电路连接完整。（只添加一条导线）

实验步骤：

$A$．开关 $S_1$和 $S_2$都断开，将变阻器的滑片 $P$移到阻值最大处，观察到电流表无示数；

$B$．保持滑片 $P$位置不动，只闭合开关 $S_1$时，读取电流表的示数为 $I_1$；

$C$．再闭合开关 $S_2$时，读取电流表的示数为 $I_2(I_2>I_1)$。

②请你用 $I_1$、 $I_2$和 $R_0$表示 $R_y$，则 $R_y=$　　。

如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为 $6N$。

（1）实验时应竖直向上　   拉动弹簧测力计，测得拉力大小为 $2.5N$。

（2）若钩码上升的高度为 $10\mathit{cm}$，该滑轮组的机械效率为　　。

（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将　　（选填“增大”、“减小”或“不变” $)$。

为了比较两种液体的吸热能力，某实验小组用如图中两个相同的装置做实验，数据记录如表所示。

物理量 物质	质量 $/g$	初始温度 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$	最终温度 ${/}^{°}\text{C}$
液体1	50	20	5	45
液体2	50	20	5	68

（1）实验过程中，用加热时间相同比较升高的温度的方法来完成探究实验，通过分析表中数据可知　 　（选填“液体1”或“液体2” $)$的吸热能力较强。

（2）这组同学又对甲图中的加热情况进行分析，在某段时间内，质量为 $m_1$的液体1温度从 $t_0$升高到 $t$，共消耗了质量为 $m_2$的酒精，液体1的比热容为 $c$，酒精的热值为 $q$，则这段时间内液体1吸收的热量表达式 $Q_{吸}=$　　，酒精完全燃烧放出的热量表达式 $Q_{放}=$　　（两个表达式均用给出的字母表示）， $\frac{Q_{吸}}{Q_{放}}$　　1．（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$

如图所示，木块的长度为　 $\mathit{cm}$；体温计的示数为　　 ${}^{°}\text{C}$；电压表的读数为　　 $V$。

某品牌电磁炉铭牌部分参数如图所示，现将其接入 $220V$电路中给锅内 ${25}^{°}\text{C}$的水加热 $5\mathit{min}$，锅内的水温度升高到 ${88}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）电磁炉在 $5\mathit{min}$内消耗的电能；

（2）假设电磁炉工作时产生的热量全部被水吸收，那么锅内水的质量是多少？

为了研究小灯泡在不同电压下工作时（实际电压不允许超过额定电压的五分之一），消耗的电功率是否相同，某同学选取一个额定电压为 $2.5V$的小灯泡。

（1）请你帮他设计电路，并在答题卡的指定位置画出电路图；

（2）他还准备了：蓄电池 $\left(6V\right)$，电流表 $(0~0.6A0~3A)$、电压表 $(0~3V0~15V)$、滑动变阻器 $R_1(10\Omega 0.6A)$、滑动变阻器 $R_2(50\Omega 0.6A)$、开关、导线若干。为了完成实验，应选择滑动变阻器　　接入电路，电压表选用　　量程；

（3）由实验测得，通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示。由图可知，小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是　　 $A$，此时消耗的电功率为　　 $W$；

（4）通过数据分析可以得出：　　。

根据电路图，以笔画线代替导线连接实物电路。

“测小灯泡额定电功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为 $4.5V$的电源，额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡，电阻约为 $l0\Omega$，电流表 $(0~0.6A,0~3A)$，电压表 $(0~3V,0~15V)$，开关和导线若干。还有标有“ $10\Omega 2A$”的滑动变阻器 $A$和标有“ $5\Omega 1A$”的滑动变阻器 $B$。

（1）若小明设计电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线将图甲的实验电路图连接完整；

（2）本实验选择的滑动变阻器是　 $A$　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$；

（3）当滑动变阻器的滑片 $P$移到某一位置时，观察到电压表示数如图乙所示，根据所选正确量程，其示数为　　 $V$；

（4）为了测量小灯泡额定功率，此时应该将变阻滑的滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$移动。当电压达到小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）小明综合分析实验数据发现，灯泡越亮时灯丝的电阻越大，说明灯丝的电阻　　。

如图甲所示， $L$ 上标有" $6V3W$ "字样，电流表量程为 $0~0.6A$ ，电压表量程为 $0~15V$ ，变阻器 $R$ 的最大阻值是 $100\Omega$ ．只闭合开关 $S_1$ ，滑片置于 $a$ 点时，变阻器连入电路的电阻为 $R_a$ ，电流表示数为 $I_a$ ；只闭合开关 $S_2$ ，移动滑片 $P$ ，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示，当滑片 $P$ 置于 $b$ 点时，电压表示数 $U_b=8V$ ，电流表示数为 $I_b$ ．已知 $R_a:R_0=12:5$ ， $I_a:I_b=3:5$ （设灯丝电阻不随温度变化）。求；

（1）小灯泡的电阻；

（2）定值电阻 $R_0$ 和电源电压 $U$ ；

（3）只闭合开关 $S_1$ 时，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，电路消耗的功率范围。

一名体重为 $560N$ 、双脚与地面接触面积为 $0.04m^2$ 的学生站在水平地面上，用如图所示的滑轮组，在 $20s$ 内将 $600N$ 的重物匀速提升 $1m$ （绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计）。

（1）请画出滑轮组的绕线。当这名学生未提重物时，他站在地面上对地面的压强多大？

（2）若匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是 $75\%$ ，拉力的功率多大？

（3）若用该滑轮组将 $800N$ 的重物匀速提起 $1m$ ，机械效率又是多大？

混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以 $50\mathit{km}/h$ 的速度匀速行驶了 $0.5h$ ，同时蓄电池的电能增加了 $5.4\times {10}^{7}J$ ，求：

（1）汽车牵引力做的功；

（2）若所用燃料的热值是 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，测试过程中消耗 $8\mathit{kg}$ 的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？

（3）内燃机工作时转化成电能的效率。

某实验小组在探究"金属丝电阻大小与长度的关系"实验中，取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在 $A$ 、 $B$ 接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹 $P$ ．实验室还提供了下列器材：电压表、电流表、电池组（电压 $3V)$ 、滑动变阻器 $\left(20\Omega 2A\right)$ 、刻度尺、开关和导线若干。

（1）为了测量 $\mathit{AP}$ 段的电阻 $R$ ，他们连接了如图甲所示的电路。连接电路时，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至 　 　端（填"左"或"右" $)$ 。

（2）该实验小组闭合开关后，小天同学观察发现电压表的读数为 $3V$ ，电流表的指针几乎没有发生偏转，则电路可能出现的故障是电阻丝 $\mathit{AP}$ 部分发生 　　。

（3）某次实验中测得电压表的读数为 $2.1V$ ，电流表指针偏转如图乙所示，则此时金属丝的电阻 $R=$ 　　 $\Omega$ 。

（4）实验中移动金属夹 $P$ ，分别测出 $\mathit{AP}$ 段的长度 $\iota$ 和对应的电压、电流值，并计算出对应的电阻值 $R$ ，其中 $\iota$ 和 $R$ 的数据如表：

$\iota /\mathit{cm}$	30	40	50	60	70	80
$R/\Omega$	2.1	2.8	3.5	4.2	4.9	5.6

分析表中数据，可知 　　。

空气质量指数是环境监测的重要指标，下表的空气质量等级是按照空气质量指数 $A$ 划分的。某兴趣小组自制的空气质量监测仪，用电压表显示空气质量指数，工作原理电路图如图。已知电源电压 $U=18V$ ，电压表量程为 $0~15V$ ，定值电阻 $R_0$ 的阻值为 $100\Omega$ ，气敏电阻阻值 $R$ 与 $A$ 的关系为 $R=\frac{6}{A}\times {10}^3\Omega$

空气质量指数     $A$	$0?50$	$51?100$	$101?150$	$151?200$	$201?300$	$>300$
空气质量等级	优	良	轻度污染	中度污染	重度污染	严重污染

（1）通过计算，判断电压表示数为 $10V$ 时对应的空气质量等级。

（2）更换定值电阻 $R_0$ 可改变监测仪的测量范围，若要使电压表满偏时对应的空气质量指数 $A=400$ ，则更换后的定值电阻 $R{\text{'}}_0$ 的阻值应为多大？

"国之润，自疏浚始"。新一代国之重器"天鲲号"绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陆等方面发挥着重大作用。

（1）"天鲲号"以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 进行绞吸，同时以功率 $P_2=13400\mathit{kW}$ 向远处输送岩石泥沙，工作时间 $t=10\mathit{min}$ ，共做功多少焦？

（2）"天鲲号"绞刀的工作原理与家用破壁机相似。某破壁机的额定电压 $U=220V$ ，额定电流 $I=10A$ ．"天鲲号"绞刀以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 工作，相当于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？