初中物理能量实验题

为探究导体电阻大小的影响因素，某同学利用同种合金材料制成的 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 三条电阻丝（不考虑温度对电阻的影响）进行实验， $a$ 、 $b$ 长度相同， $b$ 、 $c$ 粗细相同，如图1所示。连接电路，分别接入电阻丝 $a$ 、 $b$ 、 $c$ ，闭合开关后电流表的三次示数如图2所示。

（1）根据示数可以得出以下结论：

①电阻大小不仅跟导体横截面积有关，还跟导体 　　有关。

② 　　电阻丝的阻值最小（选填" $a$ "" $b$ "" $c$ " $)$ 。

（2）该同学更换了电源和电流表，添加了电压表和滑动变阻器，设计了图3（甲 $)$ 所示的电路来测量电阻丝的电阻。

①图3（乙 $)$ 是根据图3（甲 $)$ 连接的实物图，请在错误的导线上打" $\times$ "并连接正确。

②闭合开关后，当滑片 $P$ 向右移动时，电压表示数 　　（选填"变大""变小""不变" $)$ ；当滑片 $P$ 移到某一位置时，电压表的示数为 $1.2V$ ，电流表的示数如图丙所示，则 $R_a=$ 　　 $\Omega$ ；接着他多次改变滑片位置测量 $a$ 电阻丝的电阻值，并求出平均值 $R_a\text{'}$ ，其目的是 　　；

③若电源电压为 $6V$ ， $R_a\text{'}=R_a$ 且保持不变，要使图3（乙 $)$ 连接方式中各电路元件安全，则滑动变阻器的最大值应不小于 　　 $\Omega$ 。

小君在做“测量定值电阻R_x的阻值”的实验时，老师为他提供的器材有：电源、未知阻值的定值电阻R_x、符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线，图乙是没有连接完整的实物电路图。

（1）请根据图甲用笔画线代替导线将实物电路图（图乙）连接完整（要求：向右移动滑动变阻器的滑片P使电流表示数变小；导线不交叉）。

（2）在连接电路时，开关必须 　   　；实验前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应置于 　   　端（选填“A”或“B”）。

（3）闭合开关后，无论怎样移动滑片P，发现电流表始终无示数，电压表有示数，其原因可能是 　   　。

A.滑动变阻器断路

B.定值电阻断路

C.定值电阻短路

（4）排除故障后，当电压表示数为2.4V时，电流表示数如图丙所示，则定值电阻的阻值为 　   　Ω，定值电阻的电功率为 　   　W。

（5）完成上述实验后，小君同学又想测量额定电压为U_额的小灯泡的额定功率，但发现电流表已经损坏，于是他又找来了两个开关和一个阻值为R₀的定值电阻，设计了如图丁所示的电路。已知电源电压恒为U（U＞U_额），请你完成下面的实验步骤。

①闭合开关S、S₁，断开开关S₂，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 　   　；

②闭合开关 　   　，断开开关 　   　（填写S、S₁、S₂），保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表示数为U₁；

③小灯泡额定功率的表达式为P_额＝　   　。

科技小组用如图1所示电路测量定值电阻的阻值。

（1）请用笔画线代替导线，将图中的器材连接成完整电路。要求：

①滑片 $P$ 向 $B$ 端移动时，电流表示数变小；

②连线不能交叉；

（2）在连接电路时，开关应处于 　　（选填"断开"或"闭合" $)$ 状态，滑动变阻器滑片 $P$ 应位于 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端；

（3）闭合开关前，发现电流表指针在零刻度线右端，其原因可能是 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ ；

A．	$A.$ 电流表没调零
B．	$B.$ 电流表正负接线柱接反了

（4）问题解决后，闭合开关，滑片 $P$ 移动到某一位置时，电压表的示数为 $2.5V$ ，电流表的示数如图2所示，为 　　 $A$ ，则 $R$ 的阻值是 　　 $\Omega$ ；

（5）改变电阻两端电压，多次测量求平均值，分析数据，还可得出：导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成 　　（选填"正"或"反" $)$ 比；

（6）另一小组的同学利用已知电阻 $R_0$ ，设计并连接了如图3所示的电路来测量未知定值电阻 $R_x$ 的阻值。主要步骤如下：

①闭合开关 $S_1$ 和 $S_2$ ，电压表的示数为 $U_1$ ；

②只断开开关 $S_2$ ，电压表的示数为 $U_2$ ，此时通过 $R_x$ 的电流为 　　；

由此可得 $R_x$ 的阻值为 　　（以上两空均用字母 $U_1$ 、 $U_2$ 、 $R_0$ 表示）。

在测量额定电压为 $2.5V$ 小灯泡额定功率的实验中，电源电压恒定不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，要求实验时向右移动滑片 $P$ 小灯泡亮度变暗。

（2）实验过程中，某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如表：

物理量 次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	灯泡亮度	灯泡实际电功率     $P/W$	灯泡电功率的平均值     $P/W$
1	0.5	0.18	不亮	$P_1$	$P=\frac{P_1+P_2+P_3+P_4+P_5}{5}$
2	1	0.2	发暗光	$P_2$
3	2	0.3	发较亮光	$P_3$
4	2.5	0.32	正常发光	$P_4$
5	2.8	0.34	发光强烈	$P_5$

①小灯泡的额定功率为 　　 $W$ 。

②表格中有一处设计不合理，请指出不合理的设计是 　　；

③分析表中数据还发现灯丝电阻跟 　　有关。

（3）测量额定电压为 $U_0$ 的小灯泡额定功率，物理科代表设计了图乙所示的电路 $(R_0$ 为已知的定值电阻， $R$ 为滑动变阻器）。

①断开开关 $S_1$ ，闭合开关 $S_2$ ，移动滑动变阻器滑片 $P$ ，当电流表示数为 　　时，小灯泡恰好正常发光；

②保持滑动变阻器滑片 $P$ 位置不变，闭合开关 $S_1$ ，断开开关 $S_2$ ，记下电流表示数为 $I$ ；

③推导出小灯泡 $L$ 的额定功率表达式 $P_{额}=$ 　　（用物理量 $U_0$ 、 $R_0$ 和 $I$ 表示）

如图甲所示，在“测量一个小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3V。

（1）根据图甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，将图乙中的器材连接成完整的电路（要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大）；

（2）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，那么出现该状况的可能原因是小灯泡发生 　   　（选填“断路”或“短路”）；

（3）排除故障后，闭合开关，继续进行探究，根据测量数据绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像，如图丙所示，分析可知：小灯泡的额定功率为 　   　W；若电流表的示数如图丁所示，其示数为 　   　A，此时小灯泡的电阻为 　   　Ω；

（4）若实验室电压表损坏，某同学用一个已知阻值为R₀的定值电阻代替电压表，并设计了如图戊所示电路，在电源电压保持不变情况下，也正确地测出了一个额定电流为I_额的小灯泡的额定功率，其实验步骤如下：

①闭合S₁，断开S₂，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，记下电流表的示数为I₁；

②闭合S₂，断开S₁，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I_额；

③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S₁，断开S₂，记下电流表的示数为I₂；

④则小灯泡额定功率的表达式为P_额＝　   　（用I_额、I₁、I₂和R₀等符号表示）

涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了"影响滑轮组机械效率因素"的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如下表所示：

实验次数	钩码重     $G/N$	钩码上升高度     $h/m$	绳端拉力     $F/N$	绳端移动距离     $s/m$	机械效率     $\eta$
1	2	0.1	1.2	0.3	$55.6\%$
2	2	0.2	1.2	0.6	$55.6\%$
3	4	0.1	1.9	0.3	$70.2\%$
4	4	0.1	1.3	0.5	$61.5\%$

（1）实验中应沿竖直方向 　　拉动弹簧测力计。

（2）分析表中数据可知：第4次实验是用 　　图所示装置来完成的。

（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。

（4）通过比较 　　两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高（填实验次数的序号）。

（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率越小。

（6）为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有（多选） 　　。

A．	$A.$ 减轻动滑轮重
B．	$B.$ 增加所提物体重
C．	$C.$ 机械加润滑油
D．	$D.$ 增加重物上升高度

生活中常用的合金是一种复合材料，复合材料通常是由起搭建作用的基体材料和分散于其中的增强材料两部分组成。由于两种材料的共同作用，使合金具有不同特性。下表提供了黄铜和青铜两种合金的部分信息。

合金	基体材料	增强材料	特性	应用
黄铜	铜	锌	易加工	仪表
青铜	铜	锡	耐磨	齿轮

现有两卷粗细相同的黄铜线和青铜线，请你添加合适的器材，设计一个实验方案，比较黄铜和青铜的导电性哪个强？

（1）实验器材：　　。

（2）实验步骤：　　。

（3）实验结论：　　。

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 　     　。

某同学用下列器材测量定值电阻的阻值：

干电池2节，电流表A，电压表V，滑动变阻器（规格"30Ω，2A"），开关及导线。

（1）他连接了如图所示的电路，接错了一根导线，请你在这根导线上打"×"，并补画出正确的那根导线。

（2）正确连接电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器 　            　。

（3）他按正确步骤进行了3次实验，记录数据如表所示，此定值电阻的阻值为 　            　Ω（结果保留一位小数）。

数据序号	1	2	3
电压U/V	1.2	1.8	2.5
电流I/A	0.10	0.15	0.20

（4）为了使并联在定值电阻两端的电压表的示数为0.5V，在不增加器材的情况下，可以采取的措施是 　            　。

（5）他将上述实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，用同样的方法测定小灯泡的电阻。当电压表的示数为0.2V时，电流表的示数为0.10A；当电压表的示数为2.4V时，电流表的示数为0.30A；则电压表的示数为2.0V时，电流表的示数可能为 　            　（填"0.20A""0.25A""0.28A"或"0.30A"）。

小明同学想探究“一段电路中的电流与电阻的关系”，设计了图甲所示的电路图。

（1）根据小明设计的甲图，请用笔画线将乙图实物图连接完整。

（2）小明将第一次实验得到的数据填入了下面的表格中，然后将 $E$、 $F$两点的电阻由 $10\Omega$更换为 $20\Omega$，之后他调节变阻器滑片向 　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$移动，直到电压表示数为 　　 $V$为止。此时电流表示数如图丙所示，示数为 　　 $A$。

实验序号	电压 $/V$	电阻 $/\Omega$	电流 $/A$
1	4	10	0.4
2		20

（3）若实验中电压表损坏，但是已有一个已知阻值为 $R_0$的定值电阻，小明利用以上器材想测出未知电阻 $R_x$的阻值，实验电路如图丁所示（电源电压未知且恒定），请根据以下实验步骤完成实验：

①闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$，记录电流表示数 $I_1$；

②同时闭合开关 $S_1$、 $S_2$，记录电流表示数 $I_2$；

③则待测电阻的表达式为 $R_x=$　　（用已知量和测量量符号表示）

某小组进行电学实验探究。

（一）某同学探究“电流与电压”的关系，他用了3个干电池，一个定值电阻、一个滑动变阻器（20Ω，1A），一个电压表，一个电流表，导线若干。

（1））请补充实物图；

（2）若电压表无余数，电流表有示数，此时原因可能是 　    　（选填“R断路”或“R短路”）；

（3）他用此电路做了若干组实验，以下第 　    　组实验数据有误。

	①	②	③	④
I	0.1	0.2	0.3	0.4
U	1	2	3	4

（4）根据此表格可知：电阻一定时，电流与电压成 　    　（选填“正比”或“反比”）。

（二）某同学探究“电流与电阻”的关系，他有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻，一个电压表，一个电流表和导线若干，多次实验后得到电流与电阻的关系如图所示。

（1）电阻两段的电压为 　    　V；

（2）滑动变阻器的最大功率为 　    　W。

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" $)$ 。

体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小 $E_K=\frac{1}{2}m{v}^2$ ，重力势能大小 $E_p=\mathit{mgh}$ ，不计空气阻力， $g=10N/\mathit{kg}$ ，则：

（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达到的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是 　      　；

（2）若足球的射程 $x$ 与抛出速度、抛射角 $\theta$ 之间满足公式 $x=\frac{2v^2\sin \theta \cos \theta }{g}$ ，当足球以 $20m/s$ 的速度且与水平方向成 $45°$ 角被踢出，足球的射程是 　      　；

（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度v _x和竖直速度v _y，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10 m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是 　      　m。（小数点后保留2位数字）

用两节干电池、两个开关、一个电压表、一只阻值为20 Ω的定值电阻R₀,导线若干,测量未知电阻R_x的阻值,电路实物图如图17甲所示。

(1)用笔画线代替导线将图17甲中的电压表接在R₀两端。

(2)正确连接电路,闭合开关S₁和S。电压表示数如图17乙，为        V 。

(3)断开S₁ ,闭合S,电压表示数为1.4 V,则R_x=_____ 0。

(4)若没有电压表,只有一个电流表,其余元件不变，设计并在方框内丽出测量R_x阻值的电路图(要求电路连接后不能再拆接)。