初中物理能量解答题

如图所示，质量为 $2.5t$的汽车在平直的公路上匀速行驶，在其前方有一固定的测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号，第一次发出信号到接收到信号用时 $0.6s$，第二次发出信号到接收到信号用时 $0.4s$，测出汽车的速度为 $34m/s$。已知汽车在公路上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，超声波的速度为 $340m/s$。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）汽车匀速行驶时受到的牵引力；

（2）汽车匀速行驶 $10s$内牵引力做的功；

（3）测速仪两次发出信号的时间间隔。

如图所示，图甲是“伏安法测电阻”的实验电路图。

（1）请你根据图甲的电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接完整。（要求滑动变阻器滑片 $P$向右移动时阻值变大）

（2）在连接电路时，开关必须　　。

（3）闭合开关 $S$后，发现电流表无示数，电压表有示数，则出现的故障可能是　　。

（4）排除故障后，闭合开关 $S$，当滑片 $P$移动到某一个位置时，电流表的示数为 $0.2A$，电压表的示数如图丙所示，其读数为　　 $V$，则待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$。

（5）若实验中电流表不慎损坏，现给你一个已知阻值为 $R_0$的电阻、一个单刀双掷开关和导线若干，请你用上述器材和原有器材完成图丁的电路图，要求能测量 $R_x$的阻值。

小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示：

次数	钩码所受的重力 $G/N$	钩码提升的高度 $h/m$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	1.0	0.1	0.8	0.4	$31.25\%$
2	1.0	0.2	0.8	0.8	$31.25\%$
3	2.0	0.1	1.2	0.4	$41.67\%$
4	3.0	0.1	1.5

（1）根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离 $s=$　0.4　 $m$，机械效率 $\eta =$　　。

（2）通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率　　。

（3）在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为　　 $N$。

（4）以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是　　

$A$．动滑轮的重力

$B$．绳子与滑轮之间的摩擦

$C$．物体上升的高度

我们在超市购物时，常常使用购物车，己知购物车的质量为 $10\mathit{kg}$，小明用 $10N$的水平推力推着购物车沿水平地面运动了 $4m$，用时 $4s$，求：

（1）购物车的重力

（2）推力所做的功：

（3）推力的功率

小明用如图1的实验装置测量小灯泡电阻，小灯泡的额定电压为 $4.5V$。

（1）连接电路时，开关应　 　。

（2）请在图1中用笔画线代替导线，完战剩余部分的电路连接（要求：滑片向左移动时，灯变亮）

（3）正确完成电路连接后，闭合开关时，电流表没有示数，小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，则电路故障可能是小灯泡　　（选填“短路”或“断路” $)$

（4）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数如图2所示，此时电路中的电流为　　 $A$，小灯泡的电阻为　　 $\Omega$

（5）小明还设计了如图3所示的电路，测出了另一小灯泡的额定功率，已知滑动变阻器的最大阻值均为 $R_0$，小灯泡的额定电流为 $I_{额}$，请将以下实验步骤补充完整

①只闭合开关 $S$、 $S_1$，移动 $R_1$的滑片，使电流表示数为 $I_{额}$。

②接着　　。

③再将 $R_1$的滑片调至最左端，记下电流表的示数 $I_1$；将 $R_1$的滑片调至最右端，记下电流表的示数 $I_2$。

④写出小灯泡额定功率的表达式： $P=$　　。（用 $R_0$、 $I_{额}$、 $I_1$、 $I_2$表示）

小明在旅行途中，发现大货车的轮子很宽大，看到某段道路旁有如图所示的限速标志，请用物理知识解释大货车轮子宽大的原因，并从能量的角度解释限速行驶的原因

如图甲所示的电路中，电源电压为 $24V$，电阻 $R_2=20\Omega$，电压表的量程为 $0~15V$．闭合 $S$后，调节滑片 $P$使电压表示数为 $8V$。

（1）电路中的电流为多少？

（2） $R_1$消耗的电功率为多少？

（3）撤去图甲中的 $R_1$、 $R_2$，现有定值电阻 $R_3=10\Omega$，两个滑动变阻器 $R_4$、 $R_5$（最大阻值分别为 $20\Omega$和 $50\Omega )$，请将 $R_4$、 $R_5$其中之一和 $R_3$填入图乙所示的虚线框内。要求：

①闭合 $S$，自由移动滑片 $P$时电压表安全工作且示数不为零， $R_3$两端电压有最大的变化范围。

②按要求完成图乙的电路图。

②求 $R_3$两端电压的变化范围。

如图所示，小宸用沿斜面向上的力 $F=100N$，在 $10s$内把木箱推到 $2m$高处。斜面长 $4m$。求：

（1）小宸所做的功；

（2）小宸做功的功率。

小宸利用如图甲所示的电路研究电流随电压变化的情况。其中电源电压为 $U$， $R_t$是热敏电阻，其阻值与温度有关，二者关系为 $R_t=\mathit{kt}+b(k>0,b>0)$。

（1）本实验要保持 $R_t$阻值不变，也就是保持 $R_t$的　 　不变。

（2）使用电流表和电压表前，要检查其指针是否对准　　刻度线；接入电路的电流表，应使电流从其　　（选填“ $+$”或“ $-$” $)$接线柱流入。

（3）图乙是某次测量时电压表的示数，其读数为　　 $V$，如果要使电压表示数变大，应将滑动变阻器滑片 $P$向　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$移动；图丙是小宸根据实验数据画出的 $I-U$图，经分析可得出结论：在电阻不变时，通过电阻的电流与它两端的电压成　　比。

（4）接下来，小宸按如下步骤操作，尝试把电流表改装成温度表。

①将滑动变阻器滑片 $P$移到 $b$端，用开关 $S_2$替换电压表（电路如图丁所示）。闭合 $S_1$、 $S_2$，调节滑片 $P$使电流表满偏后，保持滑片 $P$位置不再移动，设此时电路总电阻为 $R$，断开 $S_1$、 $S_2$。

②往容器中倒入适量 ${100}^{°}\text{C}$的开水，观察温度计，温度计示数每下降 $5^{°}\text{C}$（水温不再降低时，加入冰块直到水温降到 $0^{°}\text{C})$，就闭合 $S_1$，并记录此时温度 $t$和对应的电流 $I$，然后断开 $S_1$．请用给定的字母写出电流与温度的关系式 $I=$　　。

③根据记录的 $t$和 $I$，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表。请在图戊中大致画出此温度表表盘的刻度线。（要求画出 $0~{100}^{°}\text{C}$每间隔 ${20}^{°}\text{C}$对应的共6条刻度线）

小段用如图所示装置，使用一根杠杆 $\mathit{AB}$和滑轮的组合将一合金块从水中提起，滑环 $C$可在光滑的滑杆上自由滑动。已知合金密度 $\rho =1.1\times {10}^4\mathit{kg}/m^3$：所用拉力 $F$为 $500N$，且始终竖直向下： $O$为支点，且 $\mathit{AO}=4\mathit{OB}$：动滑轮的机械效率为 $75\%$．若杠杆质量、杠杆与攴点间摩擦不计，整个过程中合金块始终未露出水面。求：

（1）当拉力 $F$向下移动距离为 $1.2m$时，拉力 $F$对杠杆所做的功？此时绳子对杠杆 $B$点的拉力？

（2）合金块的体积？

一辆质量为 $150\mathit{kg}$的摩托车，发动机功率为 $32\mathit{kW}$，摩托车在此功率下以 $60\mathit{km}/h$的速度匀速行驶了 $0.5h$。

（1）求摩托车受到的重力是多大？

（2）求这段时间摩托车发动机对摩托车所做的功？

（3）求摩托车这段时间通过的路程？

小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时，淮备了以下器材：两节新的干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻 $(5\Omega$， $10\Omega$， $15\Omega$， $20\Omega )$、开关、导线若干。

（1）在按电路图连接实物时，开关必须处于 　状态；在实物图中，滑动变阻器的滑片要移到　　（选填“最右端”或“最左端” $)$。

（2）图1是小飞连接好的实验电路，闭合开关后，他发现移动滑片的过程中，电流表的示数　　，电压表的示数　　。（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

（3）小冲在一旁观察后指出小飞没有按照电路图正确连接实物，请你在实物图上对连接错误的一根导线打“ $\times$”，并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。

（4）问题解决后，他们接入 $10\Omega$的电阻进行实验，并得出下表中的数据，对数据进行分析后得出实验结论是：　　。

电压 $U/V$	1	1.5	2	2.5
电流 $I/A$	0.1	0.15	0.2	0.25

（5）接下来他们分别接入其它电阻再次对电流与电阻关系进行探究，并作出了如图2所示图象，请你通过图象中所给信息计算出实验过程中滑动变阻器两端的电压 $U=$　　 $V$。

为使电路正常工作，请在图中恰当位置填入电流表或电压表。

用“伏安法”测未知电阻的阻值。

（1）请用笔画线表示导线，将图甲所示的实物连接成完整电路。要求：滑动变阻器的滑片 $P$向右移动时，电流表示数变小（请勿更改原有导线，导线不能交叉）。

（2）连接电路前，开关必须　 　。电路接通前，滑动变阻器的滑片 $P$应该移至图中　　处（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（3）小林闭合开关后，发现电流表示数为零，但电压表有示数，此时电路中的一处故障是待测电阻 $R_x$　　（选填“短路”或“断路” $)$。

（4）小林排除故障后，用滑动变阻器调节接入电路中的电阻，对应每次变化各测一次电流值和相应的电压值并记录到表格中。有一次测量电流表的指针如图乙所示，其示数为　　 $A$；另一次测量电压表的指针如图丙所示，其示数为　　 $V$．小林根据几组实验数据计算出 $R_x$的值，为了进一步减小误差，绘制了 $R_x$的 $U-I$图象。

（5）另一组的小宇用相同的器材进行实验，并根据自己所记录的实验数据绘制了如图丁所示的 $U-I$图象。小林发现小宇绘制的 $U-I$图象和自己绘制的 $U-I$图象不同，你认为其原因是小宇　　；小林根据小宇的 $U-I$图象也可计算出待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$（实验过程中电源电压保持不变）。

为了探究相同质量的不同物质在升高相同温度时，吸收热量的多少是否相同，某实验小组取相同质量的水和煤油放入两个相同的容器中，用同样的热源分别对它们加热，比较它们升高相同温度时吸收热量的多少。实验装置如图1所示。

（1）加热时，某一时刻在水中的温度计示数如图2所示，则此时水的温度是　24　 ${}^{°}\text{C}$。

（2）实验数据记录如表：

液体名称	液体质量 $m/g$	液体初温 $t_1{/}^{°}\text{C}$	液体末温 $t_2{/}^{°}\text{C}$	加热时间 $t/\mathit{min}$
水	200	20	30	12
煤油	200	20	30	6

分析以上实验数据可得：相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量　　（选填“相同”或“不同” $)$，　　的吸热本领更强（选填“水”或“煤油” $)$。

（3）根据以上表格的数据计算，当加热时间为 $12\mathit{min}$时，这些水吸收的热量是　　 $J$（水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。