初中物理能量实验题

【实验名称】测量小灯泡的电功率

【实验器材】额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡（电阻约 $10\Omega )$ 、电压为 $6V$ 的电源、电流表、电压表、滑动变阻器 $\left(50\Omega 5A\right)$ 、开关、导线若干。

【实验步骤】

（1）用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整（要求：滑动变阻器连入电路时阻值最大）；

（2）电路连接时开关应 　　。小明同学检查电路无误后，闭合开关，发现灯泡不亮但电流表和电压表均有较小的示数，接下来他应该 　　；

（3）小明同学进行实验得到部分实验数据如表，则小灯泡的额定功率为 　　 $W$ ；当小灯泡两端电压为 $1.5V$ 时，小灯泡的亮度 　　（选填"正常"、"较暗"或"较亮" $)$ 。

实验次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	小灯泡亮度	电功率     $P/W$
1	2.5	0.30
2	1.5	0.22
3	3.0	0.32

【拓展】好学的小明同学又向老师要了一个 $R_0=20\Omega$ 的定值电阻，用来替换电路中的电流表。替换后电路如图乙所示，并设计下列方案测量小灯泡的额定功率。

（1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压；

（2）保持滑片位置不变，电压表所接的 $b$ 接点不动，只断开 $a$ 接点，改接到 $c$ 接点上，测定值电阻 $R_0$ 两端的电压 $U_0$ ；

（3）计算小灯泡的额定功率。

仔细分析发现此方案无法测出小灯泡的额定功率，其原因是：① 　　；② 　　。

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：　　。

有一个阻值未知的定值电阻 $R_x$ （阻值 $6\Omega ~10\Omega )$ 和一个标有" $0.3A$ "字样的小灯泡（阻值约为 $10\Omega )$ ，要求测出 $R_x$ 的阻值和小灯泡的额定功率。

（1）图甲是小明用伏安法测量 $R_x$ 阻值的实物电路，电源电压恒为 $3V$ ，滑动变阻器规格是" $10\Omega 2A$ "。

①甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画" $\times$ "，并在图上改正（所画的导线不能交叉）。

②改正电路后，正确操作，当电压表示数为 $1.8V$ 时，电流表的示数如图乙所示，则 $R_x$ 阻值为 　　 $\Omega$ 。

（2）小华利用图丙所示实物电路测出了小灯泡的额定功率。电阻箱 $R_0$ 的规格是" $0~999.9\Omega$ "，电源电压约为 $6V$ 。请在空白处填上适当内容。

①断开 $S_2$ ，闭合 $S_1$ ，调节电阻箱和滑动变阻器，直到 　　，记下此时电阻箱的阻值。

②断开 $S_1$ ，在 $M$ 、 $N$ 间接入一个元件后，正确操作可以完成测量任务。以下四个元件：

$a.$ 一根导线；

$b.5\Omega$ 电阻；

$c.30\Omega$ 电阻；

$d.$ 电阻箱。

其中符合要求的有 　　（填字母），操作过程中， 　　（选填"需要"或"不需要" $)$ 调节滑动变阻器。

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．

在“测量小灯泡电功率”的实验中，所用小灯泡上标有“ $2.5V$”字样。

（1）如图甲所示是小军已经连接的部分实验电路，在连接电路时，小军操作上出现的错误是　               　。

（2）请你用笔画线代替导线在答题卡上帮小军将图甲所示的实物电路连接完整。

（3）连接完实验电路，检查无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表的示数都为零。出现这种现象的原因可能是　                   　。

$A$．小灯泡短路

$B$．小灯泡开路

$C$．变阻器短路

$D$．变阻器开路

（4）排除上述故障后，闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡两端电压略高于 $2.5V$，观察小灯泡的亮度并记下电压表、电流表的示数。接下来，将滑动变阻器的滑片向　      　（选填“ $A$”或“ $B$”）端移动，使小灯泡正常发光，观察小灯泡的亮度并记下电压表、电流表的示数。

（5）继续调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压略低于、等于 $2.5V$，观察小灯泡的亮度并记下电压表、电流表的示数。根据这些实验数据画出小灯泡的电流电压 $I-U$关系图象，过此图线上任一点 $M$分别做两坐标轴的平行线如图乙所示，它们与两坐标轴围成的矩形的面积在数值上等于小灯泡此时的　            　。

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 　     　。

某物理兴趣小组的同学们设计了如甲图所示的电路，其中电源电压不变，灯泡 $L$标有“ $12V6W$”，滑动变阻器 $R$的规格为“ $20\Omega$　 $1A$”。如图乙是定值电阻 $R_0$和灯泡 $L$的电压与电流的关系图象。当断开开关 $S_1$、闭合开关 $S$和 $S_2$，并将滑动变阻器的滑片 $P$位于 $R$最右端时，灯泡 $L$的实际功率为 $1.6W$。

求：（1） $R_0$的阻值；

（2）灯泡正常发光 $10\mathit{min}$，电流通过灯泡所做的功；

（3）电源电压；

（4）电路消耗的最大电功率。

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"）。

下面是小和小辉等同学进行的电学实验。

（1）小彬为了“探究电流跟电阻的关系”，连接了如图甲所示的电路。

①请你在甲图中用笔画线代替导线完成电路的连接。

②小彬看到了同学在闭合开关后，电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，原因是　　；

③小彬先将 $5\Omega$的电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片使电阻两端的电压为 $2V$；再将 $5\Omega$的电阻换成 $10\Omega$的电阻，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　　 $V$。

④小彬保持滑动变阻器的滑片位置不变，把 $10\Omega$的电阻换成 $20\Omega$的电阻，电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片适当向　　（选填“左”或“右” $)$端移动。

⑤小彬将据记录在表格中，分析实验数据可得出：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成　　。

电压 $U/V$	2
电阻 $R/\Omega$	5	10	20
电流 $I/A$	0.4	0.2	0.1

（2）小彬将电阻换成标有“ $2.5V$”字样的小灯泡，测量其额定电功率。

①正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表电流表均无示数，产生这种现象的原因可能是滑动变阻器　　（选填“短路”或“断路” $)$；

②排除故障，继续实验，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流是　　 $A$．额定功率是　　 $W$。

（3）小辉同学准备测小灯泡的额定功率，检查实验器材时，发现缺少电压表，滑动变阻器均标有“ $20\Omega 2A$”字样，小灯泡的额定电流是 $0.25A$，于是他利用现实验器材，设计了如图丙所示的电路图。请你帮助小辉完成实验：

①闭合开关 $S_1$，开关 $S_2$接 $b$， $R_2$阻值调到最大处， $R_1$阻值调到0，此时电流表的示数为 $0.3A$；

②将 $R_1$的阻值调到最大，闭合开关 $S_1$，开关 $S_2$接 $a$，　　，小灯泡正常发光；

③保持 $R_1$接入电路的阻值不变，闭合开关 $S_1$，开关 $S_2$接 $b$， $R_2$滑片仍在阻值最大处，此时电流表的示数为 $0.2A$，则小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　　 $W$。

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。

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)。

小霞在伏安法测电阻的实验中，选用器材如下：电压为 $6V$的电源、规格为“ $10\Omega 1A$”的滑动变阻器 $R_1$、待测电阻 $R_x$、电流表、电压表、开关、导线若干。

（1）小霞连接的实验电路如图甲所示，其中有一条导线连接有误，若此时闭合开关电压表所测量的电压　　（填“会”或“不会” $)$超过它的量程。请将连接错误的导线画“ $\times$”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。

（2）正确连接电路后，先将滑动变阻器的滑片移到最　　（填“左”或“右” $)$端，闭合开关，电流表的示数为 $0.2A$，调节滑片发现电流表的示数发生变化，电压表的示数始终为零。电路中的故障可能是电压表　　（填“短路”或“断路” $)$。

（3）排除故障后，小霞进行三次实验测出的电阻值分别为 $20.1\Omega$、 $20\Omega$、 $19.9\Omega$，待测电阻的阻值应为　　 $\Omega$。

（4）小霞将待测电阻 $R_x$换成额定电压为 $2.5V$的小灯泡，测量其额定功率。已知小灯泡正常发光时的电阻约为 $10\Omega$，通过分析发现实验无法完成，小霞发现实验桌上有三个阻值分别为 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$的定值电阻，可将其中　　 $\Omega$的电阻串联在电路中，进行实验。

（5）闭合开关调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示为　　 $A$，小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（6）小霞又设计了如图丙所示的电路，来测量额定电流为 $0.4A$小灯泡的额定功率。电源电压未知，定值电阻 $R_0$的阻值为 $10\Omega$．请你将下面的实验步骤补充完整。

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

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，将一根导线连接在电路中 $b$、 $d$两点之间，电压表的示数为 $6V$。

③取下 $b$、 $d$间的导线，将其连接在　　两点之间，电压表的示数为 $5V$。

④小灯泡的额定功率为　　 $W$。