初中物理能量解答题

如图是探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图。

（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度 $h$越高，钢球运动到水平面时速度越　 　，木块 $B$被撞得越　　。

（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度 $h$由静止开始滚下，比较木块 $B$被撞击后运动距离 $s$的远近。这是为了探究动能的大小与　　的关系。

如图所示的电路，电源电压恒定， $R_1$、 $R_2$为两个定值电阻， $L$为“ $2.5V0.5W$”的小灯泡。开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$均闭合时，电流表 $A_1$的示数为 $0.55A$， $A_2$的示数为 $0.1A$；保持 $S_1$闭合，断开 $S_2$、 $S_3$，小灯泡 $L$恰好正常发光。求：

（1）小灯泡正常发光时的阻值 $R_L$；

（2）小灯泡正常发光 $1\mathit{min}$所消耗的电能；

（3）电源电压和电阻 $R_1$、 $R_2$的阻值。

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？

在探究“电阻的大小与哪些因素有关”的实验中，采用如图甲所示的实验装置， $a$、 $b$、 $c$是镍铬合金制成的三根导线， $a$、 $b$长度相同但粗细（横截面积）不同， $a$、 $c$粗细相同而长短不同，导线 $d$由锰铜合金制成，长短、粗细与导线 $b$相同。

（1）实验中电流表的示数越大，对应的导线电阻越　小　；

（2）将导线 $a$接在 $M$、 $N$之间，闭合开关，电流表示数如图乙所示，此时电流为　　 $A$；

（3）依次将导线 $b$、 $c$、 $d$替换导线 $a$接入电路，电流表对应的示数如下表所示：

导线代号	$a$	$b$	$c$	$d$
电流表的示数	$-$	$1.3A$	$2.2A$	$2.7A$

①选导线 $a$、 $b$比较是为了探究导线电阻的大小与　　的关系；探究导线电阻的大小与材料的关系，应选用的两根导线是　　（填写导线代号）；

②由此可知：导线电阻的大小与材料有关，用相同材料制成的导线长度越　　，横截面积越　　，电阻越大；

（4）若想进一步用“伏安法”测量导线 $a$的电阻，除了如图甲所示的器材外，至少还需要在此电路接入一个　　表和一个变阻器，连好电路后，经多次测量，绘得导线 $a$的 $U-I$图象如图丙所示，则其电阻为　　 $\Omega$。

如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以 $0.5m/s$的速度匀速拉动滑轮组，经过 $5\mathit{min}$将体积为 $0.1m^3$的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为 $0.49m/s$，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了 $12\%$（不计物体的高度、绳重和摩擦， ${\rho }_{物}=7.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{\mathit{海水}}$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$。求：

（1）物体浸没在海水中受到的浮力；

（2）物体在海底时的深度；

（3）物体在海底时受到海水的压强；

（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）

如图所示， $R_0$是阻值为 $10\Omega$的定值电阻， $R$为滑动变阻器，灯泡上标有“ $4V2W$ “字样，且小灯泡的阻值始终保持不变。当断开 $S_2$，闭合 $S$、 $S_1$时，灯泡恰好正常发光，电压表示数为 $U_1$；断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，将滑动变阻器的滑片 $P$置于中点时，电压表数为 $U_2$，已知 $U_2$与 $U_1$相差 $1V$，求：

（1）灯泡的额定电流；

（2）电源的电压；

（3）滑动变阻器最大阻值；

（4）该电路消耗的最小电功率。

如图所示是某款电热水壶及其铭牌的部份参数，当电热水壶正常工作时，求：

额定电压	$220V$
频率	$50\mathit{Hz}$
额定功率	$1000W$
容量	$1.5L$

（1）电热水壶的电阻；

（2）将一壶水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$时，水吸收的热量 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$；

（3）若加热一壶水所需时间为 $10\mathit{min}$，电热水壶的热效率。

在测量“小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为 $3V$，小灯泡额定电压为 $2.5V$，图甲是未连接完整的实验电路。

（1）请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整（要求：滑片 $P$向右移动时，小灯泡变亮）

（2）闭合开关后，缓慢移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表的示数如图乙所示时，其示数为　　 $V$。

（3）改变滑片 $P$的位置，获得多组对应的电压、电流值，如下表所示。由表可知，随着电压的增大，小灯泡的电功率　　（选填“增大”、“不变”或“减小” $)$。

数据序号	1	2	3	4	5	6	7
发光情况	熄灭	熄灭	微光	较暗	不很亮	较亮	明亮
电压 $U/V$	0.2	0.5	1.0	1.3	1.7	2.0	2.5
电流 $I/A$	0.10	0.20	0.38	0.42	0.48	0.52	0.56

（4）根据上表中数据，请在图丙中画出 $I-U$关系图象。

（5）根据图线可求得，当小灯泡两端电压为 $2.2V$时，小灯泡的实际功率为　　 $W$（结果保留一位小数）。

如图所示，实心物体 $A$漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动 $A$，使 $A$向下运动。已知 $A$的体积为 $1m^3$，密度为 $0.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．动滑轮重为 $1\times {10}^{3}N$，电动机工作时拉绳子的功率为 $1.2\times {10}^{3}W$且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，求：

（1） $A$的重力；

（2） $A$浸没在水中受到的浮力；

（3） $A$向下运动的最小速度；

（4） $A$向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。

如图甲是定值电阻 $R_0$和有“ $6V6W$”灯泡 $L$的信息图象。将它们接入图乙所示的电路，其中电源电压不变，滑动变阻器 $R$最大阻值为 $8\Omega$，当只闭合开关 $S$、 $S_1$，滑片 $P$位于 $R$最右端时，灯泡 $L$的实际功率为 $\mathit{lW}$．求：

（1） $R_0$的阻值；

（2）灯泡正常发光 $100s$，电流通过灯泡产生的热量；

（3）电源电压；

（4）电路消耗的最大电功率。

如图是一款新研发的机器人。若机器人重为 $15N$，与地面的接触面积是 $1\times {10}^{-3}{m}^2$，牵引力大小是 $10N$、机器人在水平地面上沿直线行走 $10m$，用时 $100s$。求：

（1）机器人行走的平均速度；

（2）机器人牵引力做的功；

（3）机器人静止时对水平面的压强。

在测量小灯泡的电阻的实验中，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）为了测量更精确。电压表应选择的量程是 $0~$　 （选填“3”或“15” $)V$。

（2）小明按图甲连接好电路后，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡都不亮，电流表有示数，电压表无示数。则故障原因可能是小灯泡　　（选填“短路”或“断路” $)$

（3）排除故障后，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为 $2.5V$，此时电流表的示数如图乙所示，为　　 $A$。

（4）接着调节滑动变阻器滑片，让电压逐次下调，使灯丝温度不断降低，小灯泡变暗直至完全不发光，测量数据如下表所示。

实验次数	1	2	3	4	5	6	7
电压 $U/V$	2.5	2.1	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流 $I/A$		0.26	0.24	0.21	0.19	0.16	0.05

综合分析可知，实验中滑动变阻器的滑片逐渐向　　（选填“左”或“右“ $)$端滑动：随着灯丝温度降低，小灯泡的电阻值变　　（选填“大”或“小” $)$。

（5）小明还设计了如图丙所示的电路，测出另一小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器 $R_1$的最大阻值为 $R_0$，小灯泡的额定电压为 $U_{额}$．请完成下列实验步骤：

①闭合开关 $S$， $S_1$，调节 $R_1$的滑片，使电压表的示数为 $U_{额}$；

②接着　　；

③调节 $R_1$的滑片调至最左端，记下电压表示数 $U_1$；将 $R_1$的滑片调至最右端，记下电压表示数为 $U_2$，小灯泡额定功率的表达式： $P=$　　（用 $R_0$、 $U_{额}$， $U_1$、 $U_2$表示）

用笔画线代替导线将图中的电灯、开关接入家庭电路。

如图所示，滑动变阻器 $R_2$最大阻值为 $10\Omega$，将其滑片移到 $b$端，只闭合开关 $S$，电流表的示数为 $0.3A$，小灯泡的实际功率为 $0.9W$；闭合开关 $S$、 $S_1$，将滑动变阻器滑片移到 $a$端，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为 $1A$．不考虑灯丝电阻的变化。求：

（1）电源电压；

（2） $R_1$的阻值；

（3）小灯泡的额定功率。

天然气是柳州市民常用的一种能源。某用户用天然气将 $50\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${60}^{°}\text{C}$．已知水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，天然气的热值 $q=4.2\times {10}^{7}J/m^3$．求：

（1）这些水升高的温度；

（2）这些水吸收的热量；

（3）加热这些水所需要天热气的体积（设天然气完全燃烧、不计热量损失）。