初中物理能量实验题

有一种半导体材料的电阻值随着光照射强度的变化而明显改变，用这种材料制作的电阻称为光敏电阻．物理学上用“光强”这个物理量来表示光强弱的程度，符号为E，国际单位为坎德拉(cd)，某光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示：
 (1)分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，填,写表格空格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R=        Q．
(2)小明将该光敏电阻R、电流表(量程为0～0．6A)、电压表(量程为0~3V)、开关、滑动变阻器R。(最大阻值为50)和电压恒为6V的电源组成如图所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的示数为0．4A时，电压表的示数为3．6V，此时，光敏电阻所在处的光强为多大?

(3)在上述电路中，随着电阻的变化，电流可能会超过电流表的量程，滑动变阻器两端的电压可能会超过电压表的量程．若光敏电阻处的光强在2．0 cd至4．5cd范围内，为保证不超过电表量程，求出滑动变阻器允许连入电路的阻值范围．
(4)若用该光敏电阻制作成如图所示的电磁继电器来控制路灯L，要求当光照减弱到一定光强时，电磁继电器能接通路灯L，则路灯L所在电路的M、N触点应安装在衔铁的     (上方／下方)．

在“测定小灯泡的电阻”实验中，（1）甲组同学连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后，发现连线正确，请你找出实验中两个操作不当之处：①________________________________；②_________________________________。
（2）乙组同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表有示数。接下来应进行的操作是（   ）
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（3）右表中是按正确的操作测得的数据，某同学通过计算发现三次小灯泡的阻值不相等，其原因是____________________________。

（4分) 如图甲所示的电路，电源电压保持不变。闭合开关S，调节滑动变阻器，两电压表的示数随电路中电流变化的图线如图乙所示。根据图线的信息可知:     (甲/乙)是电压表V₂示数变化的图线，电源电压为     V,电阻R₁的阻值为     ；当电流表的示数为0.2A时，滑动变阻器接入电路中的阻值为    。

2007年2月28日，从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴，列车从第1节车厢到第11节车厢相继被吹翻。看了这个报道后，某研究小组为探索沙尘暴的威力，进行了模拟研究。如图为测定沙尘暴风力的实验装置图，其中AB是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大，一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于O点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在B点接触，有风时细金属丝将偏离竖直方向，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。研究小组的同学对此装置分析中，知道金属球单位面积上所受到的水平风力大小与电压表的读数成正比，空气密度为1.3kg/m³，沙的密度为2.5×10³kg/m³。他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素，进行了如下的实验研究：

①在含沙量相同条件下，改变风速，记录不同风速下电压表的示数如下：

风速（m/s）	5	10	15	20
电压表示数（V）	0.6	2.4	5.4	9.6

②在风速大小相同条件下，改变风中空气的含沙量，记录不同含沙量下电压表的示数如下：

含沙量（kg/m^3）	1.1	2.2	3.3	4.4
电压表示数（V）	2.3	3.5	4.6	5.8

（1）根据上述实验结果，试推导出单位面积上所受到的风力大小的关系式？（设比例系数为k）
（2）若（1）中的比例系数k的大小为0.5，已知：车厢的高度为3m，车厢的长度为25m，车厢质量为50t，铁轨间距为1.5m，1m³沙尘暴中含沙尘2.7kg，请根据（1）中的关系式计算当时的风速至少为多大？

有一电源和电阻连接组成的装置，只有M、N两个接线柱可供使用，如图所示，装置内电源的电压和电阻的阻值均未知，现要求测定此装置内电阻的阻值R．

(1)下列器材中：
a、一个未知最大阻值的滑动变阻器；
b、一个标有额定电压的灯泡；
c、一个已知阻值为R₀的定值电阻；
d、一个量程合适的电流表；
e、一个单刀双掷开关：“   ”
根据你设计的方法，必须选用的器材是        (填字母)．
(2)简要说明测量方法，并写出需要测量的物理量(用字母表示)，并画出电路图．                           
                                                
                                               ．

(3)写出计算电阻阻值的表达式：R＝          ．

某实验小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，
第1、2、3次实验装置分别如图的甲、乙、丙所示。

次数	钩码重G/N	钩码上升高度h/m	有用功W有/J	测力计拉力F/N	测力计移动距离S/m	总功W总/J	机械效率η
1	2	0.1	0.2	0.9	0.3	0.27	74.1%
2	4	0.1	0.4	1.6	0.3	0.48	83.3%
3	4	0.1	0.4	1.1	0.5	0.55

 
(1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率              。
(2)填写实验3中的机械效率，比较第2次实验和第3次实验，可得结论：___________________________________           __。
(3)如果绳重不计，摩擦不计，丙图中钩码重为4N时，侧力计的拉力为1N,那么当钩码重为9N时，该滑轮组的机械效率是   ____ 。

实验桌上提供了如下器材：符合实验要求的电源一个、定值电阻R₀一只、滑动变阻器一个、量程满足实验要求的电压表、电流表各一只；开关一个．小刚想利用实验桌上的器材，设计一个实验证明：“定值电阻的电功率与电压的平方成正比”．
（1）在答题卡中的虚线框内画出实验电路图．
（2）写出实验步骤．
（3）根据实验要求，设计一个记录实验数据的表格．

小明在做“用伏安法测电阻”的实验中，所用的器材有3V的电源，最大阻值为10Ω的滑动变阻器R，待测电阻R_x及如图甲所示的其它器材．

（1）如图甲，实验电路还未连接完整，请用笔画线代替导线在答题卡相应图中将实验电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时，电流表的示数增大．
（2）连接电路时，开关应处于　_________　状态．
（3）调节滑动变阻器进行多次测量，其中一次当电压表的示数为2.5V时，电流表对应的示数如图乙所示，则本次测得的待测电阻R_x=　_________　Ω．（保留两位有效数字）
（4）做完以上实验后，小明还用该实验装置来探究电流与电压的关系，计划测量当R_x两端电压分别为1V、2V、3V时对应的电流，但发现无论调节滑动变阻器都不能使R_x两端电压达到1V，原因可能是　_________　．

实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源、阻值已知的定值电阻、滑动变阻器和开关各1个，电阻箱（电路图符号）1个，已调零的电压表1块，导线若干。在电路中，可以通过调节滑动变阻器实现控制和改变与其相串联的电阻两端的电压。请选用上述实验器材，设计一个实验证明：两个电阻R₁与R₂串联时，如果定值电阻R₁两端的电压保持不变，则电阻R₁与电阻箱接入电路中的电阻R₂两端的总电压U与电阻R₂两端的电压U₂的关系式为：U = U₂ + b（b为常量）。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。

如图示意在物理实验中常用等效替代法。其中R_x是待测电阻，R是滑动变阻器，R₀是电阻箱。根据实验电路图把下列主要步骤中的空白填齐。

①按电路图连接好电路，并将电阻箱R₀的阻值调到最大;
②闭合开关S₁前，滑动变阻器滑片P置于________端；
③闭合开关S₁；
④闭合开关_______，调节滑片P，使电压表指针指在适当位置，记下此时电压表示数U；
⑤先断开开关________，再闭合开关________，保持_____的电阻不变，调节________，使电压表的示数仍为U；

小明和学习小组利用电源（电压未知）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个，导线若干来测量电阻R_x的阻值．
（1）实验原理是         ．连接电路前开关应该         （填“断开”或“闭合”），将变阻器滑片移至         处；
（2）在图甲中完成实验电路的连接．
（3）设计的实验表格为下表，表格中，①处应填写                 ．

实验次数	电流I/A	电压U/V	电阻R/Ω	①
1
2
3

（4）正确连接电路后，进行第1次实验。当滑动变阻器的滑片移至某一位置时，电压表、电流表的示数如图乙所示，此时R_x的阻值为      Ω．

（5）完成上述实验后，小明尝试用另外一种办法测出未知阻值的电阻Rx，他设计的电路图（R₀的阻值已知）如图所示。

实验步骤：
①按电路图连接；
②S断开时，读出电流表示数I₁；
接下来的实验步骤是：③                            ．
通过以上三步，小明完成了实验，则R_x表达式为：         

在“测定额定电压为2.5V小灯泡电功率”的实验中．
（1）如下图甲所示，电路连接尚未完成，E应与滑动变阻器的    接线柱相连接．完成连接后闭合开关，发现灯泡很亮，说明存在操作上的错误是    ．若闭合开关后，发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为3V，产生此故障的原因可能是下列情况中的    （填写序号）

A．小灯泡短路

B．小灯泡的灯丝断了

C．电压表的正、负接线柱反接

D．变阻器滑片接触不良

（2）小明在正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至某一位置，此时电流表的示数为0.2A，电压表示数如图乙所示，则小灯泡的功率是    瓦．为了测定小灯泡的额定功率，此时应将滑动变阻器的滑片向    （选填“左”或“右”）移动．

（3）在额定功率测量刚刚完成时，小明不慎将小灯泡玻璃打碎了（灯丝未断），其他都未变动，小明再次合上开关，发现电压表的示数却比2.5V小，电流表示数变大，就此现象提出一个猜想：    ．
（4）小明想在上述实验的基础上，进一步研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”，于是就多次移动滑动变阻器的滑片，获得多组灯泡两端电压和电流的数据，发现电流与电压不成正比，请指出他的实验方法的不合理之处    ．

小杨同学找到一盏标有" "字样的小灯泡，其额定电功率已模糊不清。她选用如图所示器材测量额定电功率，电源电压恒为 。

（1）图甲所示的实验电路有2段导线未连接，请你用笔画线代替导线将电路补画完整（要求：连线不交叉，滑片 向 端移动时灯泡发光变亮）。

（2）小杨连接电路并检查后。将滑动变阻器的电阻调到最大，再闭合 　　，缓慢移动滑片 ，发现电流表示数有明显变化但电压表无示数，此故障的原因可能是灯泡 　　（选填"短路"或"断路" 。

（3）排除故障后，眼睛注视着电压表和灯泡，移动滑片 逐次改变小灯泡两端的电压，并将测得的数据记录在表中。当电压表的示数为 时应向 　　（选填" "或" " 端移动滑片 ；当电压表的示数为 时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定电功率为 　　 ；细心的小杨通过分析数据还发现通过小灯泡的电流与两端的电压不成正比，其原因可能是 　　。

数据序号	1	2	3	4	5
电压	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流	0.16	0.20	0.22	0.25

（4）同组的小会同学在此基础上继续探究电流跟电阻的关系，她又增加了五个阻值分别为 、 、 、 、 的定值电阻，其余器材不变。用定值电阻分别更换图甲中的小灯泡，通过实验得到如图丙所示的电流随定值电阻变化的图像，则实验中所用滑动变阻器的最大阻值至少是 　　（选填下列选项前的字母）。

A．
B．
C．
D．

小明在探究"电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关"的实验中，提出了下列猜想：

A．与通电时间有关

B．与电阻大小有关

C．与电压大小有关

D．与电流大小有关

实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。

请回答下列问题：

（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：

①电阻丝产生的热量通过 　     　的方式传递给火柴头；

②电阻丝产生的热量与通电时间 　     　（选填"有关"或"无关"）；

（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；

①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？ 　     　（选填"能"或"不能"）；

②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？ 　     　（填字母序号）

A.20Ω 30Ω

B.15Ω 15Ω

C.5Ω 25Ω

（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计 　     　？请你说明理由 　     　。

用如图甲所示的电路探究"通过导体的电流与电压的关系"，电源电压为 $3V$ ，定值电阻 $R$ 的阻值为 $10\Omega$ ，滑动变阻器 $R\text{'}$ 的最大阻值为 $20\Omega$ 。

（1）用笔画线代替导线把图乙所示的实物图连接完整，要求滑片 $P$ 向右移动时电流表示数变小。

（2）闭合开关前将滑动变阻器的滑片调至 $B$ 端的目的是 　　。闭合开关，移动滑片，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压。若电路仅有一处故障，故障是 　　。

（3）排除故障后，调节滑动变阻器，记录数据如表。请在图丙所示的坐标纸中把未标出的两个点描出来并画出 $I-U$ 图像。

序号	1	2	3	4	5
电压     $U/V$	1.2	2.0	2.2	2.4	2.8
电流     $I/A$	0.12	0.20	0.22	0.24	0.28

分析图像可得：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。

（4）若探究"通过导体的电流与电阻的关系"，需要用到阻值为 $5\Omega$ 、 $10\Omega$ 、 $15\Omega$ 、 $20\Omega$ 、 $25\Omega$ 的电阻。将 $10\Omega$ 的电阻换成 $15\Omega$ 后，若保持电压表的示数为 $1.5V$ 不变，应将滑动变阻器的滑片向 　　端移动。换用 $25\Omega$ 的电阻进行实验时，发现无论怎样移动滑片，都无法使电压表的示数达到 $1.5V$ ，原因是滑动变阻器的最大阻值 　　（选填"过大"或"过小" $)$ 。