初中物理能量实验题

在学习欧姆定律之后，老师请同学们设计一个测未知电阻Rx的电路，其中小明同学设计的电路如图甲所示。R₀为已知阻值的电阻，当s₁闭合s₂断开时，电流表读数为I；当s₁、s₂都闭合时，电流表读数为I₁。

⑴请你写出小明同学测Rx的表达式。Rx=        。
⑵小红设计了不同于小明同学设计的测量电路，如图乙所示。请你将图丙中的器材按图乙电路连接起来（用笔连线表示导线），要求滑动变阻器的滑片P处于最右端时，连入电路的阻值最大。
⑶比较两个电路图，请你说一说小红设计的电路的优点                          。

小红在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为2.5V的小灯泡，电源电压保持6V不变，滑动变阻器规格为“40Ω 1A”，连接电路如图甲所示。

（1）小红所连接电路存在一处错误，请你在错误的导线上面“x”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

（2）正确连接电路后闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是　     　（选填“灯泡”或“电压表”）断路。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，此时电流表的示数为　    　A，小灯泡的功率为　    　W。

（4）若使小灯泡正常发光，应将滑片向　   　（选填“左”或“右”）移动至电压表示数为       　V。

（5）小红想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将小灯泡换成阻值不同的定值电阻，实验时控制定值电阻两端的电压保持2V不变，则更换的定值电阻的阻值不能大于　   　Ω。

（6）老师又拿来一个额定电流为I_m的小灯泡，来测量小灯泡的额定功率。设计了如图丙所示电路，电源电压未知、电阻的阻值为R₀．请你将实验步骤补充完整。

①只闭合开关　      　（选填“S₁”或“S₂”），将滑动变阻器的滑片移至最左端，读出电压表V₁的示数为U₁；

②只闭合开关　      　（选填“S₁”或“S₂”），再次调节滑片，直到电压表V₂的示数为　              　，此时小灯泡正常发光，电压表V₁的示数为U₂；

③小灯泡额定功率的表达式是P_额＝　                  　。

如图为测定小灯泡的额定功率的电路图，

(1)已知小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为8Ω，则电源至少要用      节干电池串联。
(2)按图所示的电路，结合你选择的至少干电池节数和应选的电表量程，在图中用笔画线代表导线，将实物图正确连接完整(连线不能交叉)。

(3)闭合开关S前，变阻器的滑片P应置于     端(选填“a”或“b”)。
(4)闭合开关S，发现灯L不亮，电流表无示数，电压表有示数，此故障的原因可能是     ：（填序号）

A．电流表断路	B．小灯泡L断路
C．电压表短路	D．小灯泡L短路

(5)故障排除后，为测小灯泡的额定功率，应调滑片让电压表示数为       V，此时电流表指针位置如图所示，则小灯泡的额定功率是       。

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 $P_{额}=$　　 $W$。

“水会增大物体间的摩擦吗？”多数人的答案是：不会．但许多人都有这样的感受：油漆过的地板上有水时，人很容易滑倒．可也有相反的事例，例如爬过树的人都知道：手上出汗时，会感觉到手与树之间的摩擦力变大了．水到底可以增大还是减小物体间的摩擦呢？比较上述事例发现，油漆过的木板表面不吸水，树木（可看作未油漆过的木板）表面吸水，所以探究水对摩擦力大小的影响，可作这样的猜想：
猜想一：在不吸水的木板表面，有水时的摩擦力可能比无水时的摩擦力小．
猜想二：在吸水的木板表面，有水时的摩擦力可能比无水时的摩擦力大．
为验证上述两个猜想，请帮忙解决两个问题：
（1）现有实验器材：油漆过的木板、未油漆过的木板、带有挂钩的木块、盛有水的烧杯．还需要的一种器材是      ．
（2）请你设计实验方案验证这两个猜想．

小明要测定标有“3.8V”小灯泡正常发光时的电阻，选择一些器材连接了如图甲所示电路。

（1）同组的小芳发现小明所选的器材不能完成此实验，其原因是　                　。并且电路连接也有错误，如果此时闭合开关，小灯泡　     　（选填“发光”或“不发光”），电压表　     　（选填“有示数”或“无示数”）。请你在接错的那根导线上打“×”，并另画一根导线，使电路连接正确。

（2）小明重新选择合理器材，将电路改接正确后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正确发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是　   　Ω。

（3）小明还测量了小灯泡在不同电压下的电流，并根据所测得数据绘制了小灯泡的I﹣U图象，如图丙所示，根据图象可知电流与电压并不成正比，原因是灯丝的电阻随温度升高而　   　。在这个图象中，横轴应该表示的是　   　（选填“电压”或“电流”）

（4）上述实验结束后，小明又设计了如图丁所示的电路，只用电压表来测量额定电压为2.5的小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R的最大阻值为15Ω，电源电压恒定，其测量过程如下：

①闭合开关S、S₂，断开S₁，将滑动变阻器的滑片移到最上端，电压表示数为4.5V。

②　               　（填三个开关闭合与断开情况），移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　    　V，这时小灯泡正常发光。

③闭合开关S、S₂，断开S₁，保持滑动变阻器滑片的位置不变，电压表示数为3V。

④小灯泡的额定功率P_额＝　    　W。

在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为2.5V的小灯泡、电源（电源两端电压不变但电压未知）、一个已知阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、3个单刀单掷开关、导线若干．

（1）小张同学设计的实验电路如图所示，请你写出本实验主要测量步骤及所测物理量．
①                                                            ．
②                                                            ．
（2）本实验中，计算小灯泡额定功率的表达式P=      ．
（3）若将电流表换为一只电压表而其他器材不变，请你重新设计一个实验电路测量小灯泡的额定功率（将实验电路图画在下面的方框内）．

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。

为了探究“电流与电阻的关系”，小华同学设计了如图甲所示的电路（电源电压恒为6V）

（1）小华闭合开关后，向左调节滑动变阻器滑片时，发现电压表示数　 　（填“变大”、“变小”或“不变”），她意识到电路连接有错误。请你在连接错误的导线上打“×”，并补画出一条正确的连线。

（2）小华选取的滑动变阻器R₁上标有“20Ω 1A”的字样，她选择的六个定值电阻阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω．她首先将10Ω电阻接入电路，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示为4V，读出并记录电流表的示数，完成本次实验后，又换用其他电阻继续实验，按照她的实验思路，每次都只连入一个定值电阻，她最多可以完成　 　次实验。完成实验后，根据实验数据得到的结论是电压一定时，　                                                     　。

（3）小华完成实验后将定值电阻拆下，换成一个额定电压为3.8V的小灯泡，测其额定功率。她直接闭合开关后，发现灯泡两端电压为3V，为使小灯泡正常发光，应将变阻器滑片向　    　（填“A”或“B”）端滑动，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定电流为　    　A，额定功率为　    　W．小华又测了几组小灯泡的电压值和电流值，发现通过灯泡的电流跟它两端的电压不成正比，原因是　                                                      　。

（4）小华换用一个额定电压为U_额（U_额＜6V）的灯泡，仍保留原电源和滑动变阻器R₁，又取了一个滑动变阻器R₂，设计了如图丙所示的电路，测量灯泡的额定功率，请帮她将实验步骤补充完整：

①把电压表接在a、b两点间，将滑动变阻器　     　（填“R₁”或“R₂”）的滑片调到最右端，调节另一个滑动变阻器滑片，使电压表示数为U_额；

②把电压表改接在b、c两点间，保持两滑动变阻器R₁、R₂滑片的位置不变，读出电压表的示数为U；

③灯泡额定功率表达式为P_额＝　       　。

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＝　           　。