初中物理能量解答题

小梅测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡在不同电压下工作时的电阻，所用电源电压恒为 $4.5V$，她设计的电路如图甲所示。

（1）小梅记录了小灯泡在不同电压下工作时的电流，当小灯泡两端电压为　 　 $V$时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，读出电流为　　 $A$，此时小灯泡电阻为　　 $\Omega$（结果保留一位小数）。

（2）实验中小梅发现，不管怎么样移动滑动变阻器的滑片，都无法使小灯泡两端电压足够小。于是她向老师请教，老师告诉她在原来的电路图上增加一条导线即可，如图丙中 $a$所示。请你用笔在图丁中将增加的导线 $a$补画上去。

（3）小梅发现用图丙的电路可以使小灯泡两端电压的变化范围为　　 $V$到 $4.5V$，为保证电路安全，闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于　　端（选填“左”或“右” $)$。

（4）小梅用丙的电路测出了不同电压下小灯泡的工作电流，并作出小灯泡的 $U-I$图线如图戊所示，由图可知小灯泡的电阻是　　（选填“变化”或“不变化” $)$。小刚注意到电压在 $0.5V~2.5V$变化时， $U-I$图线几乎是一条直线，他认为在这个电压范围内小灯泡的电阻是不变的。你赞同谁的观点？（请回答并说明理由）　　。

小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从 $100N$开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为 $1m$。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：

（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为 $100N$时，滑轮组机械效率是多大？

（2）当滑轮组的机械效率为 $75\%$，物体以 $0.1m/s$的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大？

（3）当物体与地面的摩擦力为 $1500N$时，体重为 $500N$的小熊竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？用计算结果说明。

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？

若家用天然气的热值为 $4.2\times {10}^{7}J/m^3$，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。

（1）完全燃烧 $0.04m^3$天然气放出的热量是多少？

（2）若某新型天然气灶烧水的效率为 $40\%$，完全燃烧 $0.04m^3$天然气可使室温下 $5\mathit{kg}$的水温度升高多少？

小绒在“测量小灯泡的电功率”实验活动中，使用的小灯泡额定电压为 $2.5V$。

（1）在检查实验仪器时，发见电流表指针如图乙所示，则应对电流表进行　 　；

（2）图甲是他未连接好的实验电路，用笔画线代替导线帮他连接好实验电路。（要求滑动变阻器滑片 $P$向右滑动时灯泡变亮）

（3）检查电路连接无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电压表、电流表都有示数。则小灯泡不亮的原因可能是　　。

（4）问题解决后，继续进行实验，闭合开关，发现电压表的示数如图丙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向　　（选填“ $C$ “或“ $D$ “” $)$端滑动，直至电压表示数为　　 $V$，若此时电流表的示数为 $0.30A$，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）若两个额定电压为 $220V$的白炽灯 $L_1$和 $L_2$的电压 $U$与电流 $I$的关系曲线如图丁所示，由图可知， $L_2$的额定电流为　　 $A$，额定功率为　　 $W$；如果将 $L_1$和 $L_2$串联后接在 $220V$的电源上，则 $L_2$的实际功率为　　 $W$。

如图所示，电源电压保持不变， $R_1$和 $R_2$为定值电阻，电压表接在 $R_1$两端， $R_2=6\Omega$， $A$、 $B$是接线柱，其他元件可以从 $A$、 $B$连入电路。现先把电流表接在 $A$、 $B$连入电路，看到其示数为 $1.5A$；然后，拆除电流表，把定值电阻 $R$接在 $A$、 $B$连入电路，这时电压表的示数为 $4V$，整个电路消耗的电功率为 $15W$．设温度对电阻的影响可以不计，求：

（1）定值电阻 $R$的阻值是多少？

（2）若把标有“ $10\Omega 2A$”字样的滑动变阻器接在 $A$、 $B$连入电路，在保证电路安全的情况下，电路消耗的总功率范围是多少？

大山将质量为 $20\mathit{kg}$的水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${75}^{°}\text{C}$， $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $3.5\times {10}^{7}J/m^3]$求：

（1）这些水吸收的热量是多少？

（2）若这些热量由完全燃烧天然气获得，则需要多少 $m^3$天然气？

如图所示是“探究电流的大小与哪些因素有关”的电路图。

（1）连接电路前，开关必须　　。

（2）请根据图1所示的电路图用笔画线代替导线将图2所示的实物连接成完整电路（导线不允许交叉）。

（3）实验开始时，滑动变阻器的作用是　　。在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，应保持　　不变，此时滑动变阻器的作用是　　；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，此时应保持　　不变。

（4）在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，得到实验数据记录如下表：

实验次数	1	2	3	4
电阻 $R/\Omega$	5	10	15	20
电流 $I/A$	0.6	0.3	0.2	0.15

根据上表的实验数据，请在图3中画出电流随电阻变化的图象。

如图一所示，所测物体的长度是　　 $\mathit{cm}$．如图二所示，电流表的示数为　　 $A$，电压表的示数为　　 $V$。

请将图中的“光控开关”、“声控开关”、灯泡用笔画线代替导线正确连入电路，设计出只有在光线很暗且有声音时灯才亮的楼道灯自动控制电路，同时安装一个不受开关控制的三孔插座。

如图甲所示是小明家新购买的电热水壶，他发现水壶有一铭牌如图乙所示。待电热水壶注满水后，他关闭了家中的其他用电器，只让电热水壶工作，观察到家里的电能表（如图丙所示）的转盘 $1\mathit{min}$转了50圈，能使壶中水的温度从 ${25}^{°}\text{C}$升高到 ${35}^{°}\text{C}$．请你结合电热水壶上的铭牌和电能表实物图提供的有关参数信息，忽略温度对电阻的影响。求：

（1）电热水壶正常工作的电阻；

（2）电热水壶中水的温度从 ${25}^{°}\text{C}$升高到 ${35}^{°}\text{C}$吸收的热量； $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（3）此时电路的实际电压。

如图所示，建筑工人用滑轮组在 $20s$的时间内将重为 $480N$的物体匀速提升 $5m$，所用的拉力为 $300N$．求这个过程中：

（1）工人做的有用功；

（2）拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

在“测定额定电压为 $2.5V$的小灯泡的电功率”实验中，连接的电路如图甲所示，电源电压为 $3V$。

（1）本实验测量电功率的原理是　 $P=\mathit{UI}$　。

（2）连接电路时，开关应　　（选填“断开”或“闭合” $)$，滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大的位置，可以起到　　作用。

（3）按图甲连接好电路后，闭合开关，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片 $P$，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　　（选填“灯泡短路”、“灯泡断路”或“变阻器断路” $)$。

（4）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片 $P$到某处，电压示数为 $2.6V$，则小灯泡消耗的实际功率　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$额定功率；为了测定小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表示数为 $2.5V$，此时电流表指针位置如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）某兴趣小组的同学想接着研究电流与电压的关系，于是将图甲中的小灯泡换成了定值电阻，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，多次测量的目的是为了　　（选填“减小实验误差”或“寻找普遍规律” $)$。

小强家买了一个自动电热水壶，其铭牌如下表，小强装了 $1L$ 的水，加热 $6\mathit{min}$ 后把水烧开，水壶自动断电。已知大气压为1个标准大气压，家庭电路电压为 $220V$ ，电热水壶的电阻不变，水的初温为 ${20}^{°}\text{C}$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ．求：

（1）这壶水吸收的热量；

（2）电热水壶的热效率；

（3）在用电高峰期，电路中的实际电压降为 $198V$ 时，电热水壶的实际功率。

自动电热水壶
型号	$\mathit{WL}100F$
电源	$220V50\mathit{Hz}$
额定功率	$1100W$
容量	$1L$

"创新"小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原理图，电源电压 $100V$ ，加热电阻 $R_1$ 与 $R_2$ 阻值均为 $100\Omega$ ，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜模式加热后视镜 $1\mathit{min}$ ，用温度传感器测得其温度升高了 $6^{°}\text{C}$ ．求：

（1）除霜模式下，电路中的电流；

（2）除霜模式下，电路的加热效率。 $[$ 查资料得：后视镜玻璃质量约 $0.5\mathit{kg}$ ，玻璃的比热容约 $0.8\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$