初中物理能量实验题

(7分)同学们在学习了伏安法测定小灯泡额定功率后，分组进行实验测量小灯泡的功率（所用灯泡的额定电压U₀=3.8V）

（1）小姚小组采用电路图的方案。
①请按照电路图连接的实物图。
②闭合开关后，灯都不亮，电流表和电压表都有读数，出现这种情况的原因可能是          ：调节滑动变阻器，直到电压表的示数为3.8V，观察到电流表示数如图所示，则小灯泡的额定功率为         W。

（2）小明小组设计了另一种实验方案(其中电源电压未知，电阻R的阻值已知)。
①电路如图所示；

②移动滑片P滑到任一位置，开关S拔到位置1，读出电流表示数I₁；
③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I₂。
先算出灯泡的电阻R_L=         (请你用所测的物理量表示)，再根据：计算灯泡的额定功率．他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是                ；仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤②改为                          。

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 $P_{额}=$　       　 $W$．

如图所示：在研究电流与电阻和电压关系的实验中：

(1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于             ，目的是：              。
(2)某同学按下面的电路原理图连接了实物电路，其中有两个元件连接错误。它们分别是             和             (只需填写连错的元件)。
(3)正确连接电路后，测出R₁=5Ω、两端电压为3V时的电流，然后将电阻R₁由5Ω换成10Ω，为了使电阻R₁两端的电压仍然为3V，他应将滑动变阻器的滑动触头P向     端滑动，在触头P滑动的过程中，电路中的电流将           。（选填“变大”，“不变”或“变小”）

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）

小明和小亮探究“并联电路电压的关系”，小明先按图甲所示电路图连成图乙的实物图（电压表尚未连接）

（1）小亮一眼就看出了小明连接的错误，并指出如果直接闭合开关将出现     （选填“开路”或“短路”）现象，小灯泡L₁、L₂都不会亮，还可能造成变阻器或      损坏。
（2）小亮只更改跟L₁、L₂的四个接线柱A、B、C、D相连的某根导线的一端，就使电路连接正确了。他的做法可能是                 （指出一种即可）。接下来，他们按图丙所示电路图连接了三个电压表。实验过程中，通过调节滑动变阻器使电压表V₁的示数如图所示，则电压表V的示数是    V，若L₂标有“2.5V，1W”字样，此时通过L₂的电流是     A。

（4）他们在电路中串联滑动变阻器除了保护电路之外的作用是           ，闭合开关前，变阻器的滑片P应置于      端（选填“左”或“右”）

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。

小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中，所用电源电压恒为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。

（1）请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最        端（选填“左”或“右”）。闭合开关后，发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数。若电路中仅有一处故障，这个故障可能是：        。
（3）排除故障后继续实验，小华进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在表格中。在第1次实验中小灯泡不亮的原因是：         。

物理量 次数	电压 U/V	电流 I/A	实际电功率 P/W	小灯泡 亮度
1	0.5	0.12	0.06	不亮
2	1.5	0.20	0.30	偏亮
3	2.5	0.30		正常
4	2.8	0.32	0.90	更亮

 
（4）分析表中信息，可知小灯泡的额定功率为     W。实验得出的结论是：小灯泡的实际电功率____，灯泡越亮。

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.

在“用电压表和电流表测电阻”的实验中。

（1）左图中甲表应是__________表，乙表应是___________表。
（2）右图中是电流表、电压表的读数，由此可知被测电阻的阻值为___________Ω。