初中物理能量解答题

如图1所示，装有 $0.01m^3$水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为 $0.2m^2$。

桶的质量忽略不计， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）求桶中水的质量。

（2）求这桶水对地面的压强。

（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升 $2m$的过程中，所用拉力为 $40N$．求该滑轮组的机械效率。

在测量小灯泡电功率的实验中。电源电压为 $4.5V$．小灯泡的额定电压为 $2.5V$，小灯泡正常发光时的电阻约为 $10\Omega$；

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，连线不得交叉。

（2）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则故障原因可能是　　。

（3）排除故障后，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，并绘制成如图乙所示的 $I-U$关系图象，根据图象信息：

①可计算出小灯泡的额定功率是　　 $W$；

②小灯泡的实际功率随实际电压的增大而　　（填“增大”“减小”或“不变” $)$；

③发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是　　。

小金自学了电学，知道了欧姆定律，他想用实验来验证欧姆定律所表述的“通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比”的结论，于是找了实验器材：电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关各一个，若干定值电阻、导线，请你利用这些器材帮他设计一个验证此结论的实验方案。

（1）画出实验的电路图；

（2）写出实验的步骤以及需要测量的物理量。

如图所示，为高速公路上的限速标志牌，请用物理知识解释：为什么在同一道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？

小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系，他在实验中控制电压表示数为 $U_0$不变，相关器材规格已在图中标明。

（1）请用笔画线代替导线将电压表接入电路；

（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最　　（选填“左”或“右” $)$端；

（3）闭合开关，将电阻箱调至某阻值，调节滑动变阻器时，他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化，经检查是由于某处被短路而造成的，被短路的是　　；

（4）小兵调节电阻箱阻值 $R$，进行多次实验，所绘制的 $I$与 $\frac{1}{R}$关系图线如图2所示，由此可知 $U_0=$　　

$V$，实验结论是：在电压一定时，　　；

（5）若由于电池电量不足，小兵换用 $4.5V$电源后继续实验，进行了如下操作：

①将电阻箱阻值先调至 $4\Omega$进行实验，实验完成后断开开关；

②再将电阻箱阻值调至 $15\Omega$后，闭合开关进行实验；

则由于小兵在上述操作中的一个疏漏，将会导致　　。

（6）小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在 $5\Omega ~25\Omega$范围内，他将电阻箱阻值 $R$调至5个不同的值分别进行了实验，则他根据实验数据描点所绘制的与 $I$与 $\frac{1}{R}$关系图线不可能是图3中的　　（选填“甲”或“乙” $)$，理由是　　。

如图所示，已知电源电压为 $U$，三个电阻的阻值分别为 $R_1$、 $R_2$和 $R_3$，求：

（1）当 $S_1$、 $S_2$均断开，电流表和电压表的示数；

（2）当 $S_1$、 $S_2$均闭合时，电压表和电流表的示数。

宁夏中卫地区气候干燥，昼夜温差很大，当地特产压砂瓜，被称为“石头缝里长出的西瓜”，如图所示。每到种植季节，瓜农们把发了芽的西瓜种子种到覆盖了砂石的土壤中，这样可以利用砂石有效蓄水和保温，保证芽苗在深夜不会被冻伤。请你根据以上材料所给信息，利用比热容知识分析：为什么瓜农在土壤上覆盖砂石后，能起到保温作用？

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　　。

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　　。

小华做“测量小灯泡的功率”的实验，并探究小灯泡亮度与功率的关系，电源电压为 $4V$，保持不变，小灯泡额定电压为 $2.5V$，滑动变阻器标有“ $20\Omega 1A$”字样。

（1）图甲所示是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的不妥之处：　　。

（2）下表是记录与处理实验数据的表格（部分），表中 $A$和 $B$处内容是　　和　　。

小灯泡的规格	电压表的示数 $U/V$	电流表的示数 $I/A$	$A$	$B$
$U_{额}=2.5V$	1.0	0.1	$/$	$/$

（3）实验中测出在 $U=2.0V$时的功率后，要测量其额定功率，滑动变阻器的滑片应向　　移动：当电压表的示数达到额定电压时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）小明认为（2）中表格内数据不是真实的。你　　（同意 $/$不同意）小明的观点，写出你判的依据。答：　　。

如图甲所示是“探究冰熔化时温度随加热时间变化”的图象。 $(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，相同时间吸收的热量相同）

分析图象可知：

（1）冰的熔点是　　 ${}^{°}\text{C}$，冰在熔化过程中的特点是：吸收热量，温度　　。

（2）该物质在第 $6\mathit{min}$时的内能　　（大于 $/$等于 $/$小于）第 $8\mathit{min}$的内能。

（3）熔化后水和烧杯的总质量如图乙所示，其中空烧杯的质量是 $22.4g$，则水的质量是　　 $g$，冰熔化过程中吸收的热量为　　 $J$。

在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。

（1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图1所示，则他应将平衡螺母向　　端调节；图2是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图3所示，则他还应称量　　 $g$的酒精；

（2）小林组装的实验装置如图4所示，他在器材安装中的一处错误是　　；

（3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过　　来反映的。

（4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如表所示，根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是　　。

温度 燃料	加热前的水温 ${/}^{°}\text{C}$	燃料燃尽时的水温 ${/}^{°}\text{C}$	水温的变化 ${/}^{°}\text{C}$
酒精	20	65	45
碎纸片	20	80	60

人类正面临能源危机，为了找到更节能的光源，科学家做了大量的实验，实验发现下表中的 $\mathit{LED}$灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同。请通过计算回答下列问题：

（1） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电流是多大？

（2） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电阻是多大？

（3）正常工作 $10h$，使用 $\mathit{LED}$灯比白炽灯要节约多少电能？

类型	$\mathit{LED}$灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	${10}^{-9}$秒	${10}^{-3}$秒
额定功率	12瓦	100瓦

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。