初中物理能量实验题

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）

某兴趣小组在探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验中，做了如图所示的实验，将同一物体A逐渐浸入到密度为的液体中，并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律，得出以下一些结论：

（1）分析比较实验序号甲、乙、丙可初步得出结论：当液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越     ；分析比较实验序号     可初步得出结论：当排开液体的体积相同时，物体所受浮力与浸没在液体中的深度      （选填“有关”或“无关”）。
（2）由实验可知A物体的重力为        N，A物体浸没在液体中时所受的浮力是      N。
（3）同组的小薇同学继续用下面的方法测出了金属块B物体的密度，她具体操作如下：
①取边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中，待其静止后用刻度尺测出有高度露出液面，如图甲所示，则木块浸入液体中的深度是            ，木块底部所受液体的压强是              （以上两空均用相关的物理量表示）。
②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h₁，如图乙。
③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央，放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h₂，如图丙。

④则B物体的密度=         （用相关的物理量表示）。实验结束后同学们展开了激烈讨论，认为小薇同学的操作还是有一些不足，请你说出一条不足之处                  。

小玉同学在“探究电流与电压和电阻的关系”实验中，选用器材如下：电压为4.5V的电源，阻值为0～50Ω的滑动变阻器，电流表，电压表，开关，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，导线若干。

（1）连接电路时，开关应　      　。实验前，调节滑动变阻器的滑片使其阻值　      　。

（2）请用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整。

（3）试触时，小玉同学发现电流表无示数，电压表指针超过量程，则电路的故障可能是定值电阻　      　（填“短路”或“断路”）。

（4）在探究电流与电压的关系时：

①多次改变滑片的位置，测出了多组实验数据，记录表格如下。当电压表示数为2.8V时，电流表的示数如图乙所示为　      　A。

②分析表格中的实验数据得出结论：当电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压

成　    　比。

电压U/V	1.0	1.4	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.1	0.14	0.20	0.24

③不能用小灯泡代替定值电阻做上述实验，原因是小灯泡灯丝的电阻是随　   　的变化而改变的。

（5）在探究电流与电阻的关系时：

①保持定值电阻两端电压1.5V不变，将5Ω电阻换成10Ω电阻，需要将滑动变阻器滑片向　    　（填“A”或“B”）端滑动。

②将15Ω电阻换成30Ω电阻时，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　 　（填“过大”或“过小”）。

（6）完成上述实验后，小玉想测量小灯泡的额定功率（额定电流为0.2A），她经过认真思考，设计了如图丙所示的电路，并计算出小灯泡的额定功率（R的阻值为5Ω，电源电压为4.5V）。

请你帮她补全下面的实验内容：

①闭合S、S₁，断开S₂，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　     　A。

②闭合S、S₂，断开S₁，滑动变阻器滑片　      　（填“左移”“右移”或“不动”），读出电流表示数为0.3A。

③小灯泡的额定功率为P_额＝　    　W。

雨天乘车时，小华发现小车前挡风玻璃上的刮水器随着雨的大小，刮动的速度相应地发生变化。雨停后，刮水器自动停止工作。小华查阅相关资料后，发现它的工作电路中安装有“雨水检测金属网”装置。小华想，该装置究竟在刮水器工作中起到了什么作用，于是他自制了如图-1所示的雨水检测金属网（以下简称检测网），并设计了如图-2所示模拟电路进行探究。

（1）小华按照所设计的电路图连接电路，实验时，检测网未放入雨水中，电路处于断开状态，再将检测网放入雨水中，电路接通，表明雨水是______（选填“导体”或“绝缘体”）。小华通过观察电路中____________的变化，来判断电动机转速的变化，从而反映刮水器刮水速度的变化。
（2）将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录如下数据：

检测网浸入雨水中部分	未浸入	1/3浸入	2/3浸入	全部浸入
电流表的示数/A	________	0.16	0.20	0.32

①结合上述实验将表格中的数据补充完整。
②分析数据可知，检测网浸入雨水中深度越深，电流表示数越大。这说明a、b间接入电路的电阻在__________(选填“变大”或“变小”)。根据影响导体电阻大小的因素可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的_____________变化引起的。
（3）小华设计的电路在无雨水时，电动机不能转动，无法实现车窗的清洗。请你在不拆卸原电路的基础上，在该电路中加装一个电路元件，以解决此问题。
加装的元件是：_____________
简述你的做法：____________________________________________________________
_________________________________________________________

小久利用电压恒为 $6V$的电源，额定电压为 $3.8V$的小灯泡， $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$、 $50\Omega$的定值电阻，铭牌上标有“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。

（1）探究电流与电阻关系。

①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最　    　（填“左”或“右”）端。他将 $10\Omega$的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为 $4V$读出电流表示数。保持滑动变阻器的滑片位置不变，把 $10\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向　    　（填“左”或“右”）端移动。

②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为 $4V$，最多可以完成　　次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成　   　。

（2）测量小灯泡额定功率。

①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为　   　 $V$。

②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“ $\times$”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为　     　 $A$，小灯泡的额定功率为　     　 $W$。

（3）小久找来额定电压为 $2.5V$的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为 $6V$的电源和“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为 $2.5V$小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：

①闭合开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　     　 $V$时，小灯泡正常发光。

②闭合开关 $S$、 $S_1$，断开 $S_2$，保持滑片位置不变，读出电压表示数为 $2.5V$。

③　      　（填所有开关的闭合或断开状态），读出电压表的示数为 $5V$。

④小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$．

某同学要测出一个电压约为40V的电源电压（电压保持不变），可供选用的器材如下：待测电源；一块电压表（量程0-15V）；四个阻值已知的电阻，分别为R₁(100Ω)、R₂(150Ω)、R₃(200Ω)、和R₄(4kΩ)；一个开关及若干导线，请合理选择器材，设计一个实验精确测出电源电压。要求：
（1）画出实验电路图
（2）写出实验步骤及所需测量的物理量
（3）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示）

在“测定小灯泡正常发光时的电阻”的实验中，琪琪和航航设计的电路如图甲所示，电源电压恒为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V．琪琪的实验过程如下：

（1）她调节滑动变阻器，发现当电压表的示数为2.5V时，小灯泡不能正常发光，而航航发现了问题，于是继续向　 　（选填“左”或“右”）端调节滑动变阻器，使电压表的示数为　   　V时，小灯泡才正常发光。若此时通过小灯泡的电流如图乙所示，电流为　    　A，小灯泡正常发光时的电阻为　    　Ω。

（2）琪琪将导线cd的d端改接到小灯泡a端，重新测量小灯泡正常发光时的电阻，闭合开关她发现电压表的指针　      　，原因是　                      　。

（3）她俩重新选择实验器材，不用电压表就测出了I_额＝0.3A的小灯泡的额定功率，设计的电路图如图丙所示。请你将下列实验步骤补充完整，并计算出小灯泡的额定功率（电源电压恒定且未知，滑动变阻器的最大阻值为30Ω）。

①将滑动变阻器的电阻调到最大，开关S闭合，S₁　     　（选填“闭合”或“断开”），读出电流表的示数为0.2A，则电源电压为　    　V；

②开关S闭合，S₁　     　（选填“闭合”或“断开”），调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为       　A时，小灯泡正常发光；

③开关S、S₁均闭合，滑动变阻器的滑片　      　，读出电流表的示数为0.4A；

④小灯泡额定功率P_额＝　     　W。

在"测量小灯泡正常发光时的电阻"实验中小亮已连接的部分电路如图甲所示，小灯泡的额定电压 。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片 向右移动时电阻变大）。

（2）实验中除保护电路外滑动变阻器另一个作用是 　　。闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，造成电路故障的原因是 　　。

（3）排除故障后，当实验中小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为 　　 （结果保留一位小数）。

（4）另一组的同学设计了图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，电源电压未知但恒定不变， 和 为滑动变阻器， 的最大阻值 ，请你将实验步骤补充完整。

①只闭合开关 、 调节 ，使电压表的示数为 ；

②只闭合开关 、 ， 　　，使电压表示数仍为 ；

③接着将 的滑片 调至最左端，记下电压表的示数 ，再 的滑片 调至最右端，记下电压表的示数 ，则小灯泡额定功率表达 　　 、 、 、 表示）。

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）

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)。

小明用图甲所示的电路，做伏安法测定值电阻实验。

（1）按图甲连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片后，电流表示数为 $0.3A$，此时电压表的示数如图乙所示，则定值电阻 $R_x$的阻值为　　 $\Omega$；

（2）为了使测量结果更准确，小明进行了多次测量，记录了每次测量中电压表和电流表的数值，计算出每次测量所对应的 $R_x$的阻值，再求 $R_x$的　　；

（3）小明又设计了另一种测量电阻 $R_x$的方案，电路图如图丙所示，电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出电阻 $R_x$的表达式；

①断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，用电压表测　　两端电压，读出电压表示数为 $U_1$；

②　　（填各开关的状态），用电压表测 $R_x$两端电压，读出电压表示数为 $U_2$；

③电阻 $R_x$的阻值表达式为 $R_x$　　（用 $U_1$、 $U_2$、 $R_0$表示）。

（4）小明在完成实验后，利用图丁所示的电路，测出了额定电流为 $I_{额}$的小灯泡 $L$的额定功率。电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压和滑动变阻器的最大阻值未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出小灯泡 $L$的额定功率的表达式。

①断开 $S_2$，闭合 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　　，小灯泡 $L$正常发光；

②断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，　　，读出电流表示数为 $I_1$；

③断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，调节滑片至最左端，读出电流表示数为 $I_2$；

④小灯泡的额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　（用 $I_{额}$、 $I_1$、 $I_2$、 $R_0$表示）。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）小明按甲电路图连接对应的电路如图乙所示。闭合开关前，小明发现他连接的电路有错误，只要改接一根导线就可以。请在这根接错的导线上打“×”，在图乙中用笔画线代替导线画出正确的连接。

（2）错误改正后，闭合开关调节滑片P至某一位置时，电压表示数2V；为测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向　   　（填“左”或“右”）移动，使电压表示数为　   　V，此时电流表示数如图丙为　     　A，则小灯泡的额定功率为　    　W。

（3）实验完成后，小明又想利用电源（电压未知）、阻值为R₀的定值电阻、电压表一个、开关三个、导线若干，测出未知定值电阻R₁的阻值。小明经过思考，设计出实验电路图（如图丁所示），实验步骤如下：（请将空白处补全）

①闭合开关S，S₁和S₂，读出电压表示数为U₁；

②　        　，读出电压表示数为U₂；

③未知定值电阻表达式R₁＝　           　。

①用酒精灯给烧瓶里的水加热，水沸腾后移去酒精灯，水立即停止沸腾.接着就将烧瓶倒立安放到如图所示的铁架台上，再用冷水浇，会观察到烧瓶内的水       这个现象说明     .

②如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系、物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示.由图像可知当t=1s时，物体处于  状态；t=3s时，物体受到的摩擦力为  N.