初中物理能量解答题

小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。 $\mathit{ABO}$为一水平杠杆， $O$为支点， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=5:1$，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到 $6V$时，报警器 $R_0$开始发出报警信号。已知电路中电源电压为 $8V$， $R_0$的阻值恒为 $15\Omega$，压力传感器 $R$固定放置，其阻值随所受压力 $F$变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问：

（1）由图乙可知，压力传感器 $R$的阻值随压力 $F$的增大而　减小　；

（2）当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？

（3）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？

（4）若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，踏板触点 $B$应向　　（选填“左”或“右” $)$移动，并简要说明理由。

如图所示，工人用斜面向上、大小为 $500N$的推力，将重 $800N$的货物从 $A$点匀速推至 $B$点；再用 $100N$的水平推力使其沿水平台面匀速运动 $5s$，到达 $C$点。已知 $\mathit{AB}$长 $3m$， $\mathit{BC}$长 $1.2m$，距地面高 $1.5m$。试问：

（1）利用斜面搬运货物主要是为了　   　；

（2）货物在水平面上运动的速度为多少？

（3）水平推力做功的功率为多少？

（4）斜面的机械效率为多少？

在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小强选用了 $4\Omega$、 $8\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$四个定值电阻，电源电压恒为 $3V$。

（1）请按图甲所示的电路图，将实物图乙连接完整。

（2）闭合开关接触时，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片，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　    　。

（3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当选用 $4\Omega$的电阻时，电流表示数如图丙所示，记为　　 $A$；以后每更换一个阻值更大的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表的示数　　，同时记下对应的电流值。

（4）根据实验数据，小强做出了如图丁所示的 $I-R$图象，由于此图线为曲线，小强认为不便直观判断 $I$与 $R$的定量关系，于是对图象中的坐标进行了巧妙变换，从而直观判断出了 $I$与 $R$的关系。你认为小强的改进方法是：　　。

图中虚线框内是一台灯旋钮开关的内部电路简图，通过它可控制台灯的通断和亮度。请将电路图连接完整，使其符合安全用电的原则。

图甲为一智能路灯工作原理简图，已知控制电路中电源电压恒为 $6V$， $R_0$为滑动变阻器， $R$为光敏电阻，其阻值随光照强度（单位符号： $\mathit{cd})$变化的规律如图乙所示。工作电路中，路灯 $L$上标有“ $220V22W$”字样。当光照足够强时，路灯 $L$不工作；当光照强度降为 $20\mathit{cd}$，控制电路中电流为 $0.2A$时，工作电路刚好启动，路灯 $L$正常工作。电磁铁线圈的电阻忽略不计。试问：

（1）工作电路刚好启动时，滑动变阻器 $R_0$接入电路的阻值为多少？

（2）保持 $R_0$接入电路的阻值不变，当电流表示数为 $0.15A$时，光照强度为多少？

（3）为了节能，要使光照强度低于 $20\mathit{cd}$时，工作电路才开始启动，应将滑动变阻器 $R_0$滑片向　 　（选填“左”或“右” $)$移动，并简要说明理由。

如图是一款备受青年人喜爱的双轮电动平衡车，已知该车重 $200N$，设计的最大行驶速度为 $5m/s$。试问：

（1）该电动平衡车水平行驶时，电动机将　电　能转为　　能。

（2）体重为 $600N$的小强站在车上，轮胎与水平地面的总接触面积为 $40c{m}^2$，则车对地面的压强为多少？

（3）在水平路面上，当车以最大速度匀速行驶 $24\mathit{km}$时，所受阻力恒为 $25N$，则车行驶的时间和功率分别为多少？

小明在“探究电流与电压的关系”的实验中，所用电源电压恒为 $3V$。

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）闭合开关试触时，发现电流表有示数，电压表没有示数，产生此故障的原因可能是　　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表示数为 $1.0V$时，电流表示数如图乙所示，记录电流值为　　 $A$：继续调节滑片 $P$，记录多组电压、电流值。根据实验数据，你如何判断出电流与电压成正比？请说出一种方法　　。

（4）实验结束后，小明还想知道所用滑动变阻器的最大阻值是否与铭牌标注一致，于是设计了如图丙所示的电路，请你将他的实验步骤补充完整，并将所测物理量用字母表示，已知定值电阻的阻值为 $R_0$。

①将滑动变阻器滑片 $P$移到最右端 $b$，记录此时电流表示数为 $I_1$；

②　　；

③滑动变阻器的最大阻值 $R_{\mathit{滑动}}=$　　。（用测出的物理量和已知量的字母表示）

某款新型电动汽车的性能参数如表所示，请回答下列问题。

（1）电动机是电动汽车的核心部件，电动机正常工作时，电能转化为　   　能，电动机的工作原理是　　。

（2）电动机正常工作时，通过线圈的电流是多大？

（3）同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油为 $10L$，请通过计算比较两种汽车的百公里能耗，并说明能耗不同的主要原因。汽油的密度 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，汽油的热值 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。

（4）汽车在某段公路上匀速行驶时，进入某超声测速区域，如图所示。当该车运动到距测速仪 $370m$时，测速仪向该车出一超声波信号， $2s$后收到从车返回的信号，超声波在空气中传播速度为 $340m/s$，求该车的速度。

工作电压	$400V$
电动机功率	$40\mathit{kW}$
百公里耗电量	$15\mathit{kW}·h$

在“大力士”比赛中，需要把一质量 $m=400\mathit{kg}$，边长 $l=1m$，质量分布均匀的立方体，利用翻滚的方法沿直线移动一段距离，如图所示。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）立方体静止时对水平地面的压强；

（2）翻滚立方体时，使立方体一边刚刚离开地面，所用最小力 $F$的大小；

（3）“大力士”用翻滚的方法使立方体沿直线移动了 $10m$，用时 $20s$，“大力士”克服立方体重力做功的功率。

小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验。

（1）图甲是他们设计的电路图，图乙是他们测量电流时连接的实验电路，此时电流表测量的是　　（选填“ $A$”“ $B$”或“ $C$” $)$处的电流。

（2）请在图乙中移动一根导线，测量另外一处的电流。在移动的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线连接正确的电路。移动后电流表测量的是　　（选填“ $A$”“ $B$”或“ $C$” $)$处的电流。

（3）测出 $A$、 $B$、 $C$三处的电流如表所示，由此得出初步结论：　　（只写表达式）。小梅指出：为了得出更普遍的规律，应当进行多次实验。操作方法是：　　。

位置	$A$	$B$	$C$
电 流 $/A$	0.30	0.24	0.54

（4）小海利用原有的实验器材，添加一个开关，又设计了一个电路。利用这个电路，不用更换电流表的位置，就可直接测出 $A$、 $B$、 $C$三处的电流，同样可得出三处电流的关系。请在图丙中的虚线框中画出电路图。

实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。

（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是　      　，钢球动能的大小是通过观察　　来判断的。

实验 次数	钢球 质量 $/g$	钢球下摆 高度 $/\mathit{cm}$	木块滑行 距离 $/\mathit{cm}$
1	20	20	20
2	40	20	58
3	60	20

（2）从表中数据可以看出，他们让质量不同的钢球从相同高度摆下，使钢球到达竖直位置的　　相同，从而探究动能与　　的关系。

（3）在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用　　同学的建议。

（4）由上述实验数据和现象可得出结论：　　。

如图，图1是一款多档功率的电炒锅，图2是其内部简化工作电路图。 $R_1$、 $R_2$、 $R_3$是加热电阻，其中 $R_3$的电阻值为 $60.5\Omega$．接通电源，只闭合开关 $S_1$电炒锅的功率为 $600W$，再闭合 $S_2$电炒锅的功率为 $1000W$．求：

（1）电炒锅消耗的最大电功率和加热电阻 $R_2$的阻值？

（2）某次使用电炒锅做菜时，以最大功率炒菜用了 $10\mathit{min}$，以最小功率炖菜用了 $20\mathit{min}$。求这次做菜消耗的电能。

（3）电炒锅是一种具有金属外壳的大功率用电器，从安全角度考虑，在使用中应特别注意什么？（写出一条）

电动车是生活中应用非常广泛的一种代步工具。请回答以下问题：

（1）电动车部分材料的技术指标如下表所示，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的哪种材料？请说明理由。

材料种类	密度 $/\mathit{kg}·m^{-3}$	强度
碳纤维	$1.6\times {10}^3$	强
铝合金	$3.0\times {10}^3$	较弱
铁合金	$4.5\times {10}^3$	较强
锰钢	$7.9\times {10}^3$	强

（2）电动车的刹车车把是一个由刹车线、刹车闸和支点构成的杠杆。刹车时，若在刹车闸 $A$处施加一个如图所示的力 $F$，此时构成一个　 　（选填“省力”“费力”或“等臂” $)$杠杆。

（3）若电动车和小明的总质量为 $120\mathit{kg}$，轮胎与地面的总接触面积约是 $120c{m}^2$，则小明骑车时，车对地面

的压强为多少？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（4）电动车在水平路面上以 $10m/s$的速度做匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为 $500W$，此时电动车受到的阻力为多大？

实验室购买了一批规格为“ $2.5V0.75W$”的小灯泡，小明利用其中一只灯泡做测量小灯泡电功率的实验。

（1）用笔画线代替导线把如图所示的实物电路补充完整。

（2）按图连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应调至　右　端（选填“左”或“右” $)$；闭合开关后，发现灯泡不发光，电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，则产生此故障的原因可能是　　。

实验次数	1	2	3
电压 $U/V$	2.0	2.5	3.0
电流 $I/A$	0.34		0.44

（3）排除故障后，闭合开关并调节滑动变阻器，测得如下一组数据。其中第2次实验时的电流表示数如图所示，则第二次测得的电流是　　 $A$。

①分析这组数据，你认为该小灯泡是否合格：　　，其原因是：　　。

②假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比是长了还是短了？答：　　。

如图是某一学习小组探究“斜面的机械效率”的实验装置，实验数据记录如表。

斜面的倾 斜程度	物块重 $/N$	斜面 高 $/m$	沿斜面的 拉力 $/N$	斜面 长 $/m$	机械效率
较缓	10	0.1	5.0	1	$20\%$
较陡	10	0.3	6.7	1	$45\%$
最陡	10	0.5	8.4	1	$60\%$

（1）沿斜面拉动木块时，为使弹簧测力计的示数稳定，应尽量使木块做　   　运动。

（2）比较表中“物块重”和“　　”两栏对应的数据，可知斜面是一种　　（选填“省力”或“费力” $)$的简单机械。

（3）本实验探究的问题是：　　。