初中物理能量解答题

在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压为 $3V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）图中的导线 $a$应与电压表的　　接线柱相连。

（2）闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调至最大，目的是为了　　。

（3）实验数据如表所示，小灯泡的额定功率是　　 $W$。

实验次数	1	2	3
电压 $/V$	2.2	2.5	2.8
电流 $/A$	0.28	0.30	0.32
电功率 $/W$	0.62		0.90

（4）利用该电路无法完成“探究电流与电压的关系”实验，理由是　　。

小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”，已知电源电压恒为 $6V$，小灯泡正常工作时的电压为 $3.8V$，电阻约为 $12\Omega$，滑动变阻器的规格为“ $20\Omega 2A$”。

（1）请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接。

（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电压表瞬间满偏，电流表指针几乎不动，电路的故障是　    。（电路只有一处故障）

（3）排除故障后，继续实验，闭合开关，移动滑片，当电压表的指针在某电压值时，（请在图乙中标出相应的电压值），小灯泡正常发光，电流表的示数如图丙所示，小灯泡的额定功率是　　 $W$。

（4）测量完灯泡的额定功率后，小明又测量了几组数据，计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大，原因是　　。

【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量，实验电路图如图丁所示，实验结束后，两人对实验进行了交流与评估。

①小红的实验结果误差较大，理由是　　。

②小明的实验更不容易操作，理由是　　。

家庭电路中电流过大时，空气开关自动切断电路，俗称跳闸。产生跳闸的原因可能是　　或　　。

汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将　　能转化成　　能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油 $2t$，这些汽油完全燃烧放出　　 $J$的热量。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

在“测量小灯泡额定功率”的实验中，电源电压恒为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$，正常发光时灯丝电阻约为 $10\Omega$。

（1）用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接。

（2）小明进行试触时发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路中发生的故障可能是　　。

$A$．小灯泡短路 $B$．小灯泡断路 $C$．滑动变阻器处断路

（3）实验中，小明看到电压表示数为 $l.5V$，要使小灯泡正常发光应向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动滑动变阻器的滑片，同时视线应注意观察　　（选填“电流表”或“电压表” $)$示数变化情况，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

一天小明家中的 $\mathit{IC}$电能表上的余额用完了，电能表便切断了电路，小明的父亲将存有300元的 $\mathit{IC}$卡插入电能表，电路又接通了，此时电能表的示数为，小明家所在地每度电的电费是0.6元，300元电费可用电　500　 $\mathit{kW}·h$，为防止电能表再次切断电路，小明家应在电能表的示数为前为 $\mathit{IC}$卡电能表充值。

在“测量小灯泡电阻”实验中，小灯泡的额定电压 $U=2.5V$。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）闭合开关后，发现电流表指针如图乙所示，其原因是　          　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片 $P$使电压表示数为 $2.5V$，电流表示数如图丙所示 $I=$　　 $A$，则小灯泡的电阻 $R=$　　 $\Omega$。

（4）如图丁所示，是小华同学利用图甲电路做实验时，测绘出的小灯泡的电流随电压变化的关系图象。在图甲电路中，电源电压 $U=4.5V$保持不变，当滑动变阻器取值 $R_p=10\Omega$时，小灯泡电阻值为 $R_L=$　　 $\Omega$（保留两位小数点）

"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？

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？

如图甲所示为测量小灯泡电功率的实物图，所选小灯泡的额定电压为 $2.5V$，电路连接完成后；

（1）闭合开关发现小灯泡不发光且电流表无示数，但是电压表的示数很大且接近电源电压，经检查导线连接无误，则出现这种现象的原因可能是：　 $B$　。

$A$．电流表断路 $B$．小灯泡断路 $C$．电压表断路 $D$．变阻器断路

（2）排除电路故障后继续实验。当电压表示数为 $2V$时，电流表的示数如图乙所示此时通过小灯泡的电流为

　　 $A$，小灯泡消耗的电功率为　　 $W$．为了测量小灯泡的额定功率，则应将滑动变阻器的滑片 $P$向　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动。

（3）图丙是根据多组实验数据描绘出的 $I-U$关系图象，分析通过灯泡的电流与其两端电压不成正比的原因是　　。

有一台电动起重机，电动机的电功率是 $2.5\times {10}^{3}W$，它在30秒内将质量为 $1.5t$的大石头沿竖直方向匀速提升 $2m$。

（1）大石头的重力是多少 $N$？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（2）起重机提升大石头消耗的电能是多少？

（3）起重机提升大石头的效率是多少？

（4）写出一条提高起重机效率的合理建议：　              　。

如图所示是正在航拍的无人机。起飞前，放在地面上要确保四脚着地；启动后，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表，求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机从地面飞到离地 $20m$高处，至少要多长时间？

（2）无人机从 $20m$高处降落到地面，重力做功是多少？

（3）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？

（4）无人机的突出问题是飞行时间短，请提出一个解决问题的合理建议。

机身质量 $/\mathit{kg}$	2.4	四脚着地总面积 $/c{m}^2$	10
电池充满后储存电能 $/J$	36000	最大水平速度 $/(m·s^{-1})$	5
机身尺寸 $/\mathit{mm}$	$400\times 300\times 200$	最大上升速度 $/(m·s^{-1})$	1

小兵用图1所示电路来探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。

（1）将 $R$调为 $5\Omega$，闭合开关，移动滑动变阻器至适当位置，记录两电表示数。其中电压表的指针所指位置如图2所示，它的示数为　　 $V$。

（2）将 $R$调为 $20\Omega$，小兵在记录数据前，他应先调节　　，使　　；

（3）多次实验后，小兵得到电流和电阻 $R$的倒数的关系图象如图3所示，由此他得到的实验结论是：当电压一定时，电流与电阻成　　（选填“正比”或“反比” $)$；

（4）小兵身旁有一只仅能看清“▄ $0.25A$”字样的小灯泡，为了知道其额定功率，他根据图3得到 $0.25A$对应的电阻值为 $8\Omega$，从而算出该小灯泡的额定功率 $P=0.5W$，你认为小兵求小灯泡额定功率的方法是否正确：　　（选填“正确”或“不正确” $)$，你的理由是：　　。

用干电池组作为电源的电路计算题中，常有“电源电压保持不变”这句话，小丽对此产生质疑。她想探究电路中电阻值改变时，电源电压是否真的不变。请你替她设计一个探究方案，简要说明探究方法。

某油电混合动力汽车工作原理如图所示，当它以 $90\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $10\mathit{min}$的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力，驱动汽车行驶所需的能量 $E_1=3\times {10}^{7}J$，其中 ${\eta }_1=60\%$来自于汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的 ${\eta }_2=40\%$用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量 $E_2=2\times {10}^{6}J$，设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取 $q=5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。

（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，电机发电的原理是　　，产生的电能是从汽车的　　能转化而来的。

（2）求题述过程中汽车受到的阻力；

（3）题述过程中，汽车所消耗汽油的质量用 $m$表示。

①求汽车所消耗汽油的质量 $m$；

②请将下列表达式填写完整： ${\eta }_1{E}_1=$　　（用 $q$、 $m$、 ${\eta }_2$和 $E_2$表示）