初中物理能量实验题

在探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，某物理兴趣小组的同学提出了三种不同的猜想：
A．斜面越倾斜斜面机械效率越大；
B．斜面越倾斜斜面机械效率越小；
C．斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关。
他们用如图所示的探究装置，在不同的倾斜程度下做了三次试验，实验中应保持物体在斜面上的运动状态是                  。请回答下列问题：
①每次实验时，斜面的光滑程度和沿斜面被拉的物体应该        （选填“相同”或“不相同”）；改变斜面的倾斜程度是指改变                        （选填（斜面的长度、斜面的高度、斜面与水平面的夹角）；实验时应把物体沿着斜面往上缓慢拉动．
②在以下六个物理量中：被拉物体的重量G、弹簧秤的拉力F、斜面的长度L、斜面的高度H、物体在斜面上通过的距离s、物体上升的高度h，实验必须要测量的物理量是                            （只填所测物理量的符号）；用需要测量的物理量的符号表示斜面的机械效率的计算式是                   
③如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该                （选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“基本不变”）．如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，这说明实验前的猜想            是正确的．

小明在拆装手电筒时，发现率手电筒的小灯泡上标有“3.8V”的字样，但上面的电流值已经模糊不清，他想通过实验测量该灯泡正常发光时的电阻，图甲为他所连的实验电路。
（1）经检查发现电路接线有错误，小明只做了一处改动后闭合开关进行了实验．请在他接错的导线上打上“×”，并改正。
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现灯泡不发光，电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，则产生此故障的原因可能是   ．
（3）排除故障后继续实验时，小明移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示．则该小灯泡的额定电流为   A，正常发光时的电阻为   Ω．

（4）在此实验的基础上，老师又出示了数百欧的电阻R_x，问能否用上述方法进行测量。同学们分析后得出上述方案不行，原因是：   ．接着，小明与同学们经过讨论，通过增加一电阻箱R₀(0～9999Ω 5A)、定值电阻(200Ω 2A)、单刀双掷开关等器材，设计出了A、B两种不同方案，其电路图如下：

①A方案所涉及的思想方法是   ，
②在A、B两种不同的方案中，你认为方案   的设计可以让测量结果更准确，理由是： 

在“测定小灯泡电阻”的实验中，提供如下实验器材：
A．待测小灯泡（2.5V  0.7W）      B．电源（电压恒为3V） 
C．电流表（量程0~0.6A或0~3A）  D．电压表（量程0~3V或0~15V）  
E．滑动变阻器（20Ω 1A）          F．开关、导线
（1）小明同学连接线路后闭合开关，将变阻器滑片向右滑动时灯泡变暗，而电压表的示数增大。请你用笔画线代替导线，把下图甲中的实物电路按小明的连接方式连接完整。

（2）电路连接好后，当电压表的示数为     V时，小灯泡将正常发光。
（3）小灯泡正常发光时，电流表和电压表均有示数。突然，电路发生故障，小灯泡熄灭，而电流表和电压表的示数均变大，则故障的原因是                          。
(4）利用上述实验器材，不能完成下述实验中的               （选填选项前的字母）B
A．测量小灯泡的额定功率                   B．探究电流与电压的关系
C．探究小灯泡的亮度与消耗功率的关系    D．探究串联电路电压的特点
（５）小红同学想利用上述器材测量一未知电阻R（定值）的阻值，但实验过程中不慎将电流表损坏，在不另外添加器材的情况下：
①为了测出R的阻值，请你在图乙的虚线框中画出你所设计的实验电路图。
②闭合开关后，测得你所设计的电路图中电压表的示数为U，则R=               。

小明学会了测小灯泡的功率后，在老师的启发下，进一步思考：电流一定时，小灯泡功率跟电阻有什么关系呢？于是他利用如图所示电路，选用三个完好的小灯泡L₁、L₂、L₃，测出它们在电流相同时的电阻和功率，来探究小灯泡功率与电阻的关系．

（1）他将灯L₁正确接入电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器，电压表有示数，电流表无示数，你认为他该如何操作来排除故障？          
(2) 排除故障后,调节滑动变阻器的滑片P，使通过灯L₁的电流为0.2A，再测出L₁两端的电压，然后计算出此时灯L₁的电阻和实际功率，记录在下表。
（3）换上灯L₂，闭合开关，发现电流表的示数如图乙所示，为顺利完成实验，应将滑片P向_         _B（选填“A”或“B”）端移动，再测出L₂两端的电压，算出L₂的电阻和实际功率；换上灯L₃，做第三次实验，并将实验数据记录在下表。

次数	灯泡	I/A	U/V	R/Ω	P/W
1	L1	0.2	2.4	12	0.48
2	L2	1.6	8	0.32
3	L3	0.8	4	0.16

 
（4）分析表中数据可得结论：    
（5）小波认为：为了控制实验条件，小明每次实验要换灯泡还要调节滑动变阻器，这样的操作不够简便．对此你可以如何改进？                        

小明在完成“动手动脑学物理”时，认识了密度计。将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为待测液体的密度。

（1）如图甲、乙所示，让同一支密度计分别静止在水和酒精中，密度计受到的浮力  （选填“变大”、“变小”或“不变”）；装水的容器是             （选填“甲”或“乙”）．
（2）小明将一只铅笔的下端缠绕了适量铜丝，初步做成了一支密度计（如图丙）；为了给密度计标上刻度，他进行了如下实验：．
a．将其放入水中，竖立静止后，在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0g/cm³；
b．将其放入植物油中，用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9g/cm³；
c．像标示弹簧测力计刻度的方法一样，他以两刻度线间的长度表示0.1g/cm³将整个铅笔均匀标上刻度;
d．他将做好的密度计放入酒精中进行检验，发现液面明显不在0.8g/cm³刻度处。
①如丙图所示，小明制作的密度计，你认为刻度0.9应该在   点（选填“p”或“q”）。
②在实验步骤c中，小明这样均匀标示刻度对不对？                 
③若被测液体的密度为ρ_液密度计浸入被测液体的深度为h（如图丁）、自制密度计的质量为m铅笔的横截面积为s，请你推导出h与ρ_液的关系式 （用给定的字母表示推导结果）

小红准备测一只未知电阻（R_x=5～10Ω）的阻值，手边有以下器材：电池组、电压表、电流表、开关、R₀=15Ω的定值电阻、最大阻值为20Ω的滑动变阻器和几根导线．当她准备实验时，发现电流表已经损坏，但一时又找不到新的电流表替代，小红顿时犯了愁，请你利用现有器材设计一个实验方案，帮他完成实验．
（1）在方框内画出你设计的实验电路图．

（2）简述实验主要步骤，要求写出需要测量或记录的物理量．
（3）R_x的表达式是　　．

如图是“测量小灯泡额定功率”的实验，其中灯泡的额定电压为3.8V，电源电压未知，请你将实验过程补充完整．

（1）如图甲是实验电路，请你用笔画线代替导线将电路补充完整，并使滑动变阻器连入电路的阻值最大（导线不允许交叉）．
（2）实验过程中的某时刻，电压表的示数如图乙所示，为了测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　  　（选填“左”或“右”）端滑动．灯泡正常发光时电流表的示数如图丙为　  A，则灯泡的额定功率为　  　W．
（3）为了考察同学们的能力，老师拿来了一个已知额定电流为0.2A，但额定电压未知的小灯泡，一个已知阻值为R的电阻和两个开关S₁、S₂，利用上面的部分器材为同学们设计了如图丁所示的电路来测量小灯泡的额定功率，请你将下列实验步骤补充完整；
①　       　（填开关S、S₁、S₂的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为　　；
②闭合开关S、S₂，断开S₁，　       　（选填“适当调节滑动变阻器的滑片”“保持滑动变阻器的滑片不动”），读出电压表的示数为U；
③灯泡额定功率的表达式为：P=　      　．

小王、小李同学分别做“测定小灯泡的电功率”实验，他们使用的器材中，电源电压相同且不变（为2伏的整数倍），滑动变阻器两个（分别标有“10Ω  2A”和“20Ω  2A”字样），两待测小灯额定电压分别为2.2伏和3.8伏。两同学各自选取一个变阻器、小灯、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）、电键和若干导线，连接电路，并进行实验。小王同学选用额定电压为2.2伏的小灯，正确连接电路，操作规范，闭合电键小灯就正常发光。小李同学闭合电键后，当滑片移动到中点时（即滑动变阻器接入一半的电阻），小灯正常发光。经过测量和计算，他们发现两灯泡的额定功率恰好相同。
（1）小李同学观察到电压表示数为   伏，小灯正常发光。所选滑动变阻器的规格是      。
（2）请根据相关条件得出电源电压为   伏，小灯的额定功率为 瓦。

小明和学习小组利用电源（电压未知）、滑动变阻器（）、电流表、电压表、开关各一，导线若干来测量电阻R_x的阻值（其阻值约几百欧）。
在图甲中完成实验电路的连接。
 
（2）设计的实验表格为右上表，表格中
①处应填写         。
（3）正确连接电路后，当滑动变阻器的滑片移至某一位置时，电压表的示数如图乙所示，为      V。
（4）实验中，器材完好，当移动滑动变阻器的滑片—，电压表指针偏转正常，但电流表指针都几乎不偏转，无法读数，原因可能是                                          。
（5）勤于思考的小明在不改动原来实验电路的情况下，也能求出待测电阻R_x的阻值。请你写出小明的主要实验步骤（用相应的字母表示测出的物理量）。
①                                                                    ；
②                                                                    ；
③写出待测电阻的表达是R_x=                   。

（1）如图甲所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿着水平的长木板做匀速直线运动，木块在水平木板上受到的滑动摩擦力的大小等于　      　，要研究滑动摩擦力的大小与接触面所受压力的关系，一定要保持接触面的粗糙程度相同，改变木块对长木板的压力，这种研究问题的思维方法运用在许多物理实验中，请列举一例：　                　．
（2）如图乙所示，在“探究光折射时的特点”的实验中，两组同学根据实验现象作出了光路图．对比光路图可以发现，当光以相同的入射角斜射入　       　（选填“相同的”或“不同的”）介质中时，折射角不同，折射角的大小可能与什么因素有关？你的猜想是：　                　．

小华同学做“测量小灯泡额定功率”的实验，实验器材如下：小电灯标有“3.8V” 的字样、电源电压恒为6V 、滑动变阻器标有“20Ω 1Ａ”、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）、电压表（量程为0～3V、0～15V）、开关及导线若干。
按电路图正确连接电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入下表：

电压表的示数 U／Ｖ	电流表的示数 I／Ａ	小电灯的功率 P／Ｗ
2.0	0.20
2.5	0.22
3.0	0.25
3.8	0.30
4.5	0.32

（1）通过上表数据，可算得小电灯的额定功率为      Ｗ；
（2）将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6Ｖ电源的两端，两灯消耗的总功率为      Ｗ；
（3）结合表中数据判断：在不拆开电路的情况下，能否继续研究“电流与电压的定量关系”？并说明理由。答：      。
（4）若电压表的0～15Ｖ 量程已损坏，只能使用0～3Ｖ 量程，其它器材不变，小张将现在的电路作了改动也能测出小灯泡的额定功率，在如图的虚线方框内画出改动后的电路图。

某物理兴趣小组同学设计了如图（甲）所示的电路图进行实验探究，电源为可调压直流学生电源，电压表量程为“0～15 V”、电流表量程为“0～0.6A”，小灯泡标有“6V 1.2W”字样，R₀为20Ω的定值电阻。兴趣小组根据记录的电流表和电压表示数变化，描绘出U－I关系图，如图（乙）所示。当电压表示数为1V时，通过电流表的电流是      A；当灯泡两端的电压为3V时，灯泡能发光，此时灯泡灯丝的电阻是      Ω；调节电源电压，当小灯泡与定值电阻R₀消耗的总功率为0.8W时，此时的电源电压为      V，小灯泡的实际电功率是      W。

为了防止电路中电流过大，发生危险，电路中常常需要安装保险丝．通常保险丝电阻比较大、熔点比较低，当电路中通过保险丝的电流达到或超过其熔断电流时保险丝就会熔断，从而切断电路．保险丝安装在玻璃管中，称为保险管．
实验室有熔断电流分别为1A和4A的两种保险管，保险管上印刷的文字已经模糊不清，但小明知道：熔断电流较大的保险丝，其电阻较小，因此，小明设计了如图甲所示实验电路图，想通过比较它们的电阻大小来区别这两种保险管．

（1）根据图甲电路图，在图乙的实物图中，用笔代替导线把电源接入电路．
（2）连接好电路之前，开关应保持     （选填“闭合”或“断开”）．
（3）若想用此电路测出各保险管的具体电阻值，还缺一实验仪器：       ．
（4）在图甲中，若电压表V2的读数为2.7V，电压表Vl读数如图丙所示，则保险管A两端的电压为   V，保险管B两端的电压为     V．
（5）根据测量数据可知：保险管A的熔断电流为    A．
（6）将这两个保险管并联接入某一电路中，当电路中的电流达到         A时，保险管将熔断．

在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、导线若干。小明在实验时连接的电路如图甲所示。
（1）在探究“电流与电压的关系”实验中：
①闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至        （填“A”或“B”）端；电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和                        的作用；
②闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数几乎为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是                    ；小明排除故障后继续实验。
（2）在探究“电流与电阻的关系”实验中：
①电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和                   的作用；
②小明先将R=10Ω的电阻接入，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；接着在滑动变阻器的滑片位置不变，把R换为15Ω的电阻时，应向_____（填“A”或“B”）方向移动滑动变阻器的滑片P，才能使电压表示数为2.5V，同时记下电流表的示数；
③若要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验，应该选取至少标有         Ω的滑动变阻器；
④根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图乙所示，小明由图像得出的结论是：                                                。
（3）若继续使用该实验电路，还可以进行的实验有                  （只要求填写一个实验名称）。

在“探究物体的动能与哪些因素有关”实验时，小明让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，在水平面上运动并推动木块移动，如图甲所示。

（1）实验中，大小不同的钢球在水平面上推动木块移动的距离          （填“相同”或“不同”）。比较实验现象，可以推理出动能较小的是           的钢球。
（2）小明选用大小不同钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下，是为了探究动能大小与
         的关系。
（3）实验时，若让同一钢球从斜面相同高度处滚下，推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动，小明发现水平面越光滑，木块移动的距离越       （填：“远”或“近”）；若水平面绝对光滑，木块将           。
（4）同班的小红同学，发现木块移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重的原因造成。为了验证猜测，小红设计了“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的方案，如图乙所示，当接触面粗糙程度不变，通过实验得到了表格中的相关数据，请帮小红分析，此次试验中，滑动摩擦力的大小与压力之间的表达式为：                 。