初中物理能量解答题

现要测量电阻 $R_x$ 的阻值，提供的实验器材有：待测电阻 $R_x$ （约 $5\Omega )$ 、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干 $°$

（1）用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片 $P$ 向接线柱 $D$ 移动时接入电路的阻值变小。

（2）正确连线后，闭合开关，移动滑片 $P$ ，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电路中只有一处故障，可判断该故障是 　　。

（3）排除故障继续实验，某次测量，电流表的示数为 $0.50A$ ，电压表的示数如图2，该示数为 　　 $V$ ，则 $R_x=$ 　　 $\Omega$ 。

（4）某同学利用电源（电压未知）、电阻箱 $(0~999.9\Omega )$ 和电流表（指针能正常偏转，但刻度盘示数模糊不清）等器材，测电阻 $R_x$ 的阻值，设计的电路如图3．完成下列实验步骤：

①正确连接电路，断开 $S_1$ 、 $S_2$ ，将电阻箱 $R$ 阻值调至最大；

② 　　；

③ 　　；

④电阻 $R_x=$ 　　。（用测得量的符号表示）

如图所示，电源电压恒定， $R_1$的阻值为 $20\Omega$， $R_2$的阻值为 $10\Omega$．当 $S$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，电流表的示数为 $0.5A$．求

（1）电源电压；

（2）通电 $10s$内电路消耗的总电能；

（3）当 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合时，电流表的示数变化了 $0.4A$．则 $R_3$的阻值是多大？

学校机器人兴趣小组进行了"精准吊装"试验。 $n$ 块长短不一的长方体木块均平放在水平试验平台上，机器人将木块按长度从小到大依次吊装并对称叠放，如图。已知木块的宽度相同，高度均为 $h=0.2m$ ，密度均为 $\rho =0.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，长度分别为 $a_1$ ， $a_2$ 、 $a_3\dots$ ， $a_n$ 且长度之比 $a_1:a_2:a_y:\dots :a_n=1:2:3:\dots :n$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$

（1）求吊装前长度为 $a$ 的木块对试验平台的压强；

（2）若该平台够承受的最大压强为 $p=1.5\times {10}^4\mathit{Pa}$ ，平台上最多能叠放几块木块？

（3）若吊装某木块的过程中需克服木块重力做功 $60J$ ．吊装下一块需做功 $120J$ ，则再吊装下一块需做功多少？

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。

航天迷小伟利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放，速度增大至 $10m/s$ 时打开降落伞，重物开始减速下落。重物从释放到落地共用时 $4s$ ，其 $v-t$ 图象如图所示，落地前最后 $2s$ 重物的运动可视为匀速运动。打开降落伞后，降落伞和重物受到的空气阻力 $f$ 与速度 $V$ 满足关系 $f=k{v}^2$ ， $k$ 为定值。降落伞和重物的总质量为 $7.5\mathit{kg}$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ：求：

（1）落地前最后 $2s$ 降落伞和重物的总重力的功率；

（2）刚开始减速时降落伞和重物受到的合外力大小。

小明和小红做“测量小灯泡的功率”实验，实验目的是测量小灯泡的额定功率和实际功率，器材有：电压恒为 $4.5V$的电源、额定电压为 $3.8V$的小灯泡、滑动变阻器 $\left(20\Omega 2A\right)$、电压表、电流表、开关各一个，导线若干。

（1）小明连接了如图甲所示的电路，准备将电压表接在小灯泡两端，电压表的表盘如图乙所示，小红认为这样连接电压表不妥，理出是：　      　。

（2）小明和小红讨论后，选择 $0~3V$的量程，将电压表接在滑动变阻器的 $A$， $B$接线柱上，请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。

（3）正确连接好电路后，他们采用合理的操作方式，闭合开关，移动滑片 $P$，读出电压表，电流表的示数，观察小灯泡的亮度变化，记录在下表中。

电压表的示数 $U/V$	2.9	2.5	2.3	1.7	0.7	0.5	0
电流表的示数 $I/A$	0.20	0.22	0.24	0.26		0.31	0.34
小灯泡的亮度	逐渐变亮

①为达成实验目的，请将表格中的栏目补充完整：　　。

②当电压表示数为 $0.7V$时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

③实验结果表明，小灯泡的亮度与实际功率的关系是：　　。

④实验时，若移动滑片 $P$至 $B$端，则开关闭合后会出现　　现象，导致器材可能损坏。

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 $R$

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？

某服务区水泵房每天需要将重为 $3\times {10}^{6}N$的水送到 $36m$高的蓄水池里。若用电动机带动一台效率为 $60\%$的水泵工作 $5h$来完成蓄水工作。问：

（1）水泵对这些水做了多少功？

（2）带动水泵的电动机的功率至少为多大？

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。

如图所示， $L$ 是" $12V36W$ "的灯泡， $R_1$ 是阻值为 $30\Omega$ 的定值电阻， $R_2$ 是最大阻值为 $20\Omega$ 的滑动变阻器，电源电压和灯泡电阻均不变，求：

（1）灯泡的阻值；

（2）开关 $S$ 、 $S_1$ 均闭合，滑片 $P$ 移到最左端时，灯泡恰好正常发光，求此时通过 $R_1$ 的电流；

（3）闭合开关 $S$ ，断开开关 $S_1$ ，求在滑片 $P$ 移到最右端，电路消耗的总功率及通电 $1\mathit{min}$ 灯泡消耗的电能。

一辆汽车为 $50\mathit{km}$ 长的新建大桥进行通车测试，如图所示。汽车总质量为 $1.5t$ ，以 $100\mathit{km}/h$ 的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了 $4\mathit{kg}$ 的汽油。 $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ，求汽车通过大桥；

（1）所需的时间；

（2）牵引力所做的功；

（3）汽油机的效率。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

如图所示，电源电压是 $12V$保持不变，灯泡 $L$额定电压为 $12V$，灯泡 $L$的阻值是 $8\Omega$，不计温度对灯泡电阻的影响，先将滑动变阻器的滑片 $P$滑到 $a$端，断开 $S_2$，再闭合 $S_1$，此时电压表读数为 $8V$，求：

（1）滑动变阻器的最大阻值是多少？

（2）若将 $P$滑到 $b$端并同时闭合 $S_1$、 $S_2$，此时电流表、电压表的示数各为多大？

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。

在修建天水市体育中心的施工过程中，起重机在 $4s$内将质量为 $5\times {10}^3\mathit{kg}$的钢材沿竖直方向匀速提升了 $2m$，而它的电动机做的功是 $2\times {10}^{5}J$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）钢材上升过程中的速度。

（2）起重机对钢材所做的有用功。

（3）起重机的机械效率。