初中物理能量解答题

在测量小灯泡电功率的实验中，提供的器材有：电源、标有“ $3.8V$”的小灯泡、滑动变阻器 $R$、电阻箱 $R_0$、电流表、电压表、开关及导线若干。

   （1）小虎按图甲电路图连接电路，闭合开关，灯泡不亮，此时电压表示数为 $0.1V$，电流表示数为 $0.04A$，灯泡不亮的原因是　　；移动变阻器滑片 $P$，发现两表示数均不变，则电路连接存在的问题是　　。

   （2）实验中，电流表出了故障，同组的小明设计了图乙所示的电路。

①根据图乙电路，在图丙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。

②正确连接电路后，将电阻箱阻值调到最大值。

③闭合开关 $S_1$，将开关 $S_2$拨至“2”位置，当电阻箱的旋钮调到图丁位置时，灯泡恰好正常发光，则电阻箱接入电路的阻值 $R_0=$　　 $\Omega$。

④再将开关 $S_2$拨至“1”位置，此时电压表示数为 $8V$，则灯泡额定功率 $P_L=$　　 $W$。

（3）进一步分析实验数据，可判断小灯泡接入电路前，灯丝阻值的可能范围是　　。

如图，电源电压恒定， $R_1$、 $R_2$是定值电阻， $R_1=10\Omega$，滑动变阻器 $R_3$标有“ $20\Omega 0.5A$”字样。只闭合开关 $S_1$，电流表的示数为 $0.9A$；再闭合开关 $S_2$、 $S_3$，电流表的示数变为 $1.5A$，求：

（1）电源电压；

（2）开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$都闭合时， $R_2$在 $10s$内产生的热量；

（3）只闭合开关 $S_3$，移动变阻器滑片时， $R_1$的电功率变化范围。

一辆氢气动力试验汽车的质量为 $1.5\times {10}^3\mathit{kg}$， $10\mathit{min}$内汽车在平直路面上匀速行驶了 $1.2\times {10}^{4}m$，消耗了 $0.15\mathit{kg}$的氢气。此过程汽车发动机产生的牵引力为 $1.0\times {10}^{3}N$，行驶时汽车轮胎与地面接触的总面积为 $0.1m^2$（氢气的热值取 $1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）汽车对地面的压强；

（2）牵引力做功的功率；

（3）汽车发动机的效率。

在“测量小灯泡的功率”实验中，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）如图甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图（不完整）。请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整。

（2）闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片 $P$应位于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。

（3）连接好电路后，闭合开关，小明发现移动滑动变阻器滑片 $P$，小灯泡不发光，电压表的示数为零。进一步观察并检查电路，发现电压表、电流表、导线及其连接均完好。针对电路中出现的小灯泡不发光的故障现象，他提出了如下猜想：①小灯泡短路；②小灯泡的灯丝断了；③滑动变阻器断路。根据故障现象，猜想　　（填序号，下同）是错误的。如果观察到电流表有示数，则猜想　　是正确的。

（4）排除故障，闭合开关，移动滑动变阻器滑片 $P$到某一位置，电压表示数如图乙所示，此时应将滑片 $P$向

　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移到合适位置，读出电流表示数，即可算出小灯泡的额定功率。

（5）小平打算增加一个阻值为 $10\Omega$的定值电阻 $R_0$，只利用一只电表，通过图中操作（开关 $S$接“ $a$”、” $b$”各一次）来测量小灯泡的额定功率。图丙、丁是她设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是　　（填字母）。

$A$．两种方案都能          $B$．两种方案都不能

$C$．丙方案能，丁方案不能   $D$．丙方案不能，丁方案能。

小明利用如图所示的装置来验证影响物体动能大小的因素。甲、乙两图装置相同，分别是同一小球先后从 $A$、 $B$两处由静止滚下，钻入并推动纸盒运动一段距离后静止时的情景。

（1）纸盒被推得越远，小球对纸　　越多，表明小球的动能越大。

（2）对比甲乙两图可知，小球的动能与　　有关。

（3）若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加的一个器材是　　。

如图甲所示，是一种自动测量油箱内油量的装置，油量表（由电流表改装而成）的指针能指示油箱内油的多少。当油箱加满油时，浮标通过杠杆使滑片恰好移至变阻器的最下端；当油箱油量减少到 $5L$时，油量表就会发出警告。油的体积 $V$和变阻器接入电路的电阻 $R$的关系如图乙所示，电源电压恒为 $6V$，定值电阻 $R_0$的阻值为 $100\Omega$．闭合开关 $S$，求：

（1）当油箱加满油时电路中的电流；

（2）油箱内油量剩余一半时变阻器 $R$两端的电压；

（3）油量表刚报警时 $R_0$的功率。

由连云港市市政府主导，某集团投资建设的公共自行车项目，通过相关部门的宣传“绿色出行，低碳生活”的理念深入人心。经过一段时间的运行，公共自行车已经真正融入到港城人民的生活中。一位市民骑着自行车在平直的水平路面上以 $5m/s$的速度匀速行驶，已知该市民质量为 $60\mathit{kg}$，自行车质量为 $10\mathit{kg}$，前后轮胎和地面总接触面积为 $2\times {10}^{-3}{m}^2$．假定骑行过程中人和车受到的阻力恒为 $15N$，在该市民骑行过程中，求： $(g=10N/\mathit{kg})$

（1）自行车对水平路面的压力；

（2）自行车对水平路面的压强；

（3）该市民做功的功率。

在测定“额定电压为 $2.5V$的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整（导线不得交叉）。

（2）实验时，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是　　（写出一种即可）。

（3）故障排除后，闭合开关，变阻器滑片 $P$移至某处时，电压表示数如图甲，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片 $P$向　　端（选填“左”或“右” $)$移动，直到电压表的示数为　　 $V$，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

阅读短文，回答问题。

茶杯的变迁

在古老的欧洲流行一种陶瓷茶杯，叫梨形杯（如图所示），它较大的杯口使茶水有令人满意的变凉效果。下部球形设计茶杯有较小的表面积和较大的容量，这种设计又能使茶水保温很长时间，让你长时间谈话时可以细品热茶。梨形杯在欧洲沿用数百年后，被廉价的圆柱形玻璃杯所代替，因为玻璃把手的发明，使玻璃杯得以更加方便地使用。

（1）如果玻璃把手的材料用金属材料替换是否合理，并说明理由。

（2）玻璃杯除设计把手之外，还有哪些设计解决了陶瓷茶杯使用的不便，请列举一例　　。

（3）试解释陶瓷梨形杯能使茶水保温很长时间的原因。

　　。

在“测定小灯泡电功率”的实验中，选用器材如下：2节干电池、额定电压为 $2.5V$的小灯泡（额定功率小于 $1W)$、电流表、电压表、滑动变阻器 $\left(20\Omega 1A\right)$，开关和导线，图甲所示是小明没有连接完整的电路。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的电路连接完整。

（2）正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最　　（选填“左”或“右” $)$端。

（3）小明闭合开关后，移动滑片，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则该电路故障可能是　　。

（4）小明排除故障后，通过正确操作，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，其值为　　 $A$，小灯泡的额定功率为　　 $W$。

如图所示，工人用 $500N$拉力 $F$，将重为 $900N$的木箱匀速提升 $3m$，所用时间为 $20s$，求：

（1）拉力 $F$做的有用功；

（2）拉力 $F$做功的功率；

（3）动滑轮的机械效率。

按照题目要求作图：

（1）画出图甲中入射光线对应的反射光线；

（2）画出图乙中小球 $A$所受重力的示意图；

（3）在图丙中画出拉力 $F$的力臂 $l(O$为支点）；

（4）用笔画线代替导线，将图丁中的开关和灯泡正确连入家庭电路中。

某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。

（1）图甲中曲线 $\mathit{OA}$段速度越来越大的原因是　　。

（2）图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中 $\mathit{CD}$阶段对应的是　　。

（3）计算运动员和跳伞设备的总重力在 $\mathit{AB}$段所做的功。

英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。

电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲：电热水壶内部简化电路，如图乙。

（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是　　（选填“绝缘体”或“导体” $)$。

（2）电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求：

①电阻 $R_1$的阻值是多少？

②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能？

（3）为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关（一定温度时，可以自动断开或闭合；元件符号为“” $)$，一个阻值远大于 $R_1$的定值电阻 $R_x$（元件符号为“” $)$。要求利用提供的器材，对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图，并说明保温的工作原理。