初中物理能量解答题

小绒在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为 $2.5V$。

（1）在检查实验仪器时，发见电流表指针如图乙所示，则应对电流表进行　 　；

（2）图甲是他未连接好的实验电路，用笔画线代替导线帮他连接好实验电路。（要求滑动变阻器滑片 $P$向右滑动时灯泡变亮）

（3）检查电路连接无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电压表、电流表都有示数。则小灯泡不亮的原因可能是　　。

（4）问题解决后，继续进行实验，闭合开关，发现电压表的示数如图丙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向　　（选填“ $C$ “或“ $D$ “” $)$端滑动，直至电压表示数为　　 $V$，若此时电流表的示数为 $0.30A$，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）若两个额定电压为 $220V$的白炽灯 $L_1$和 $L_2$的电压 $U$与电流 $I$的关系曲线如图丁所示，由图可知， $L_2$的额定电流为　　 $A$，额定功率为　　 $W$；如果将 $L_1$和 $L_2$串联后接在 $220V$的电源上，则 $L_2$的实际功率为　　 $W$。

如图所示，电源电压保持不变， $R_1$和 $R_2$为定值电阻，电压表接在 $R_1$两端， $R_2=6\Omega$， $A$、 $B$是接线柱，其他元件可以从 $A$、 $B$连入电路。现先把电流表接在 $A$、 $B$连入电路，看到其示数为 $1.5A$；然后，拆除电流表，把定值电阻 $R$接在 $A$、 $B$连入电路，这时电压表的示数为 $4V$，整个电路消耗的电功率为 $15W$．设温度对电阻的影响可以不计，求：

（1）定值电阻 $R$的阻值是多少？

（2）若把标有“ $10\Omega 2A$”字样的滑动变阻器接在 $A$、 $B$连入电路，在保证电路安全的情况下，电路消耗的总功率范围是多少？

大山将质量为 $20\mathit{kg}$的水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${75}^{°}\text{C}$， $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $3.5\times {10}^{7}J/m^3]$求：

（1）这些水吸收的热量是多少？

（2）若这些热量由完全燃烧天然气获得，则需要多少 $m^3$天然气？

如图所示是“探究电流的大小与哪些因素有关”的电路图。

（1）连接电路前，开关必须　　。

（2）请根据图1所示的电路图用笔画线代替导线将图2所示的实物连接成完整电路（导线不允许交叉）。

（3）实验开始时，滑动变阻器的作用是　　。在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，应保持　　不变，此时滑动变阻器的作用是　　；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，此时应保持　　不变。

（4）在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，得到实验数据记录如下表：

实验次数	1	2	3	4
电阻 $R/\Omega$	5	10	15	20
电流 $I/A$	0.6	0.3	0.2	0.15

根据上表的实验数据，请在图3中画出电流随电阻变化的图象。

如图一所示，所测物体的长度是　　 $\mathit{cm}$．如图二所示，电流表的示数为　　 $A$，电压表的示数为　　 $V$。

请将图中的“光控开关”、“声控开关”、灯泡用笔画线代替导线正确连入电路，设计出只有在光线很暗且有声音时灯才亮的楼道灯自动控制电路，同时安装一个不受开关控制的三孔插座。

如图所示，建筑工人用滑轮组在 $20s$的时间内将重为 $480N$的物体匀速提升 $5m$，所用的拉力为 $300N$．求这个过程中：

（1）工人做的有用功；

（2）拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

在“测定额定电压为 $2.5V$的小灯泡的电功率”实验中，连接的电路如图甲所示，电源电压为 $3V$。

（1）本实验测量电功率的原理是　 $P=\mathit{UI}$　。

（2）连接电路时，开关应　　（选填“断开”或“闭合” $)$，滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大的位置，可以起到　　作用。

（3）按图甲连接好电路后，闭合开关，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片 $P$，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是　　（选填“灯泡短路”、“灯泡断路”或“变阻器断路” $)$。

（4）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片 $P$到某处，电压示数为 $2.6V$，则小灯泡消耗的实际功率　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$额定功率；为了测定小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表示数为 $2.5V$，此时电流表指针位置如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）某兴趣小组的同学想接着研究电流与电压的关系，于是将图甲中的小灯泡换成了定值电阻，闭合开关，移动滑片 $P$，记下多组对应的电压表和电流表的示数，多次测量的目的是为了　　（选填“减小实验误差”或“寻找普遍规律” $)$。

"创新"小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原理图，电源电压 $100V$ ，加热电阻 $R_1$ 与 $R_2$ 阻值均为 $100\Omega$ ，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜模式加热后视镜 $1\mathit{min}$ ，用温度传感器测得其温度升高了 $6^{°}\text{C}$ ．求：

（1）除霜模式下，电路中的电流；

（2）除霜模式下，电路的加热效率。 $[$ 查资料得：后视镜玻璃质量约 $0.5\mathit{kg}$ ，玻璃的比热容约 $0.8\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$

阅读短文，回答问题。

电容式触摸屏

现在，智能手机、平板电脑等数码移动设备，都使用触摸屏，触摸屏是通过传感器来感知物体在屏上的运动，目前触摸屏大多采用电容式触摸屏。

电容通常就是由两片相距很近的导电极板组成。电容式触摸屏是一块多层复合玻璃，在夹层中涂有具有导电性且透明的薄膜材料。当手指触碰到触摸屏时，手指和导电薄膜就会形成一个电容，将人体上的电荷传递到触摸屏上。通过触摸屏周边分布的电极检测电荷分布的变化，就可以计算触摸点的位置，进而感知手指在屏上的运动轨迹。如果较厚的绝缘材料把手指与导电薄膜之间隔离，无法形成有效电容，就不能正常操作触摸屏了。

（1）电容式触摸屏夹层中的薄膜材料是 　　（选填"导体"或"绝缘体" $)$ 。通过触摸屏周边分布的电极检测 　　的变化，可感知手指的运动轨迹。

（2）冬天，戴上厚厚的绝缘材料做成的保暖手套，不能正常操作电容式触摸屏的原因是 　　。要制作一副保暖触摸屏手套，你的方法是 　　。

西宁市近几年在多处建了湿地公园，局部空气的湿度和温度有了改善，为什么湿地能调节空气湿度和空气温度？

无人驾驶飞机简称"无人机"，中国近年来在无人机制造方面进展神速。无人机的飞行控制系统简称"飞控"。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由"飞控"下达。"飞控"主要由感知飞行姿态的陀螺仪（控制飞行姿态）、 $\mathit{GPS}$ 定位模块（与地面传递信息）超声波传感器（探测障碍物）、气压传感器（获取气压获知高度）等各种功能的传感器及控制电路组成。如图是我国制造的"翼龙"多用途无人机，该机表面采用的复合材料受力不易形变，飞机外形采用流线型设计，可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空对地打击武器，广泛应用于如灾情监视、军事活动等领域。

（1）请从短文描述中找出蕴含的物理知识。（至少二条，知识点不能重复）

举例：超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用声波能够传递信息。

① 　　

② 　　

（2）经查阅资料获知，"翼龙"无人机机身质量 $1.1t$ ，最大载荷质量 $200\mathit{kg}$ 。当该机以最大载荷质量停在水平跑道上时，无人机轮胎与地面接触的总面积为 $0.05m^2$ ．求此时无人机对水平跑道的压强。 $(g=10N/\mathit{kg})$

（3）飞机利用超声波传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值 $R_1$ 与离地高度 $h$ 的关系如图甲所示，图乙是检测电路（电源电压不变），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应该选用 　　（选填"电流表或电压表" $)$ ，应安装在 　　（选填"1或2或3" $)$ 位置，判断依据是： 　　。

小明家里电热水壶坏了，他在网上查到两种外形基本相同的电热水壶的铭牌如表所示：

品牌1			品牌2
产品型号：	$\mathit{EL}-852$ 产品型号		产品型号：	$\mathit{MK}-12\mathit{SO}$
额定电压：	$220V$		额定电压：	$220V$
频率：	$50\mathit{HZ}$		频率：	$50\mathit{HZ}$
额定功率：	$1200W$		额定功率：	$2000W$
容量：	$1.5L$		容量：	$1.5L$

（1）用品牌2的电热水壶烧开一壶水用时6分钟，则电热水壶消耗了多少电能？

（2）小明认为"品牌1"这款电热水壶功率小，更省电。从节能的角度考虑，你认为他的这种想法合理吗？为什么？

电动自行车给人们出行带来了方便，但同时也造成了大量交通事故。某市为了减小交通事故率，要求电动自行车"净重不大于 $40\mathit{kg}$ ，设计速度不大于 $20\mathit{km}/h$ ，电动机额定连续输出功率应不大于 $240W$ ，脚踏骑行功能能正常使用"。请你根据初中所学的物理知识解释：为什么要限定电动自行车的质量和速度？

在图（a）所示的电路中，电源电压保持不变，电阻 $R_2$ 的阻值为 $30\Omega$ ，电键 $S$ 闭合、电键 $S_1$ 断开时，电流表的示数为 $0.4A$ ；电键 $S$ 、 $S_1$ 均闭合时，电流表的示数如图（b）所示。求：

（1）电源电压 $U$

（2）通过电阻 $R_1$ 的电流 $I_1$

（3）电键 $S$ 、 $S_1$ 均闭合时电路的总电阻 $R$