初中物理能量实验题

(6分)图甲是测量小灯泡电功率的电路。小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）请根据图甲将图乙中的实物电路连接完整（导线不允许交叉）
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。闭合开关后发现小灯泡不亮，电压表示数为零，电流表指针偏转。逐渐向右移动滑片，小灯泡始终不亮，电压表示数仍然为零，电流表示数逐渐变大。该电路故障可能是                。
（3）排除故障后正确操作实验，测量数据如下表所示

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
发光情况	明亮	亮	更明亮	较亮	较暗	微光	熄灭	熄灭
电压U/V	2.5	2.1	3.0	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流I/A	0.28	0.26	0.30	0.24	0.21	0.19	0.16	0.05

分析实验数据可知：
①小灯泡的额定功率为          W。
②7、8两次实验中，灯泡熄灭的原因是                     。
③小灯泡在断电一段时间后的电阻可能是         （填“0Ω”、“1Ω”、“2Ω”或“8.9Ω”）

小阳为了测量某金属块的密度，他找来一根均匀的直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物A挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小阳测出金属块B密度的部分实验步骤，请你按小阳的思路，将实验步骤补充完整。

（1）用刻度尺测出OE的长度L₀。
（2）把金属块B浸没在水中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。
（3）                                 。
（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量，计算B物体的密度的表达式是：ρ_B＝        。(2分)

实验桌上有如下实验器材：电源电压不变的电源、阻值已知的定值电阻各一个，电阻箱（电路图符号       ）一个，已调零的电压表两块，开关一个，导线若干。请用上述实验器材，设计一个实验证明“两个电阻R₁与R₂串联时，如果R₁的阻值保持不变，则电阻R₁与R₂串联的等效电阻R跟电阻R₂的关系为： R= R₂+ b（b为常量）”。请你：

（1）画出实验电路图；（2）写出实验步骤；（3）画出实验数据记录表。

小明利用弹簧测力计、细线、装有适量水的小桶，测量铁矿石的密度。以下是小明设计的实验步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）将装有适量水的小桶悬挂在弹簧测力计下方，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F₁，并记录在表格中；
（2）用细线拴住铁矿石，将铁矿石放入小桶中，手松开细线，铁矿石沉入桶底，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F₂，并记录在表格中；
（3）                                                        ，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F₃，并记录在表格中；
（4）已知水的密度为ρ_水，利用测量出的物理量和ρ_水计算铁矿石的密度ρ_石 =       ，并将计算结果记录在表格中。

某同学在探究“物体动能大小与物体质量大小的关系”实验中，他猜想“物体动能大小还与物体速度大小有关”，所用的实验装置如图所示。A为小球，B为木块。

（1）前两次的实验数据如下表；在第3次实验中，木块移动的距离如图所示，a为木块左侧面的初位置，b为木块左侧面的末位置。

次数	小球的 质量m	小球下落 的高度h	小球到达底端的速度v	木块移动的距离s/cm	小球的 动能E1
1	大	ho		60.8	大
2	中		vo	48.2	中
3	小	ho	vo		小

根据表格和图中的信息，将表格中的空白处填写完整。
（2）该实验的探究结论是       
（3）如果第1次实验中，木块运动到了长木板的末端之外。在不更换实验器材的条件下，解决的办法是：       
（4）如果用圆柱体代表小球做该实验，其好处之一是：       

在做了“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的钢球从同一光滑斜面、同一高度由静止开始沿斜面滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，小衢设计了如图甲所示的实验：让质量不同的钢球A、B同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若B球相对于A球        ，就可以说明任一时刻两球的速度大小相等．

小丽肯定了小衢的实验方案后，对实验又提出了两个建议：
建议一：因为钢球在斜面上滚下的时间很短，不利于观察和比较钢球的运动情况，不改变钢球在斜面上的位置，不改变球与斜面的粗糙程度，为了延长钢球在斜面上滚下的时间，可采用的方法是           ；
建议二：为确保钢球滚下时不偏离斜面，可在斜面上增设两个相同的光滑小凹槽（如图乙所示）．从有利于观察和比较两球的相对运动情况的角度考虑，图中两个小凹槽的间距L应        ．

.离渠边不同距离处水流速度相等吗，小科想到顺水漂流的乒乓球速度与水流速度相等，于是进行了如下实验：选一段流速稳定、宽为2m的水平水渠为实验场地，如图甲所示，在A₁A₂连线上，同一时间把11个乒乓球等间距地轻轻放入水中，并开始汁时，t=5s时测得实验数据如下表：

离渠中心线距离r/m	0．1	0．20	0．40	0．60	0．80	1．00
乒乓球移动距离S/m	1．00	0．96	0．84	0．64	0．38	几乎为0
水流速度／m·s^-1	0．200	0．192	0．168	0．128	0．076	几乎为0

（1）分析数据可以得出：离渠中心线距离r越大，水流速度v            。
（2）为了得出v与r的定量关系，小科根据上表数据绘制v一r²图线如图乙，据此图可得到v与r的关系式是v=            。
（3）图丙是该段水渠的横截面示意图。假如上述结论同样适用于水下，则实验时图丙中同一深度的B、C两点处的压强大小关系为P₈           P_C。
（4）上《电流》一课时，老师常用水的流量和水流来类比电量和电流。理想水渠交叉点上，单位时间内流入的总水量等于流出的总水量，同理，在电路的某连接处，流入的电流总和等于流出的电流总和。图丁是某实验电路的一部分，电流表的示数为          A，若通过导线 ab电流为0.6A，请分析通过导线cd的电流大小及方向。

有两个容积相同的保温杯，设计实验比较哪个杯的保温效果好。
（1）需要的实验器材：_____________________________________。
（2）写出实验步骤和判断哪个杯保温效果好的根据。

如图所示是探究小组在科技节上设计的保温箱的简易图，图中L 是温度传感器，电阻不计，作用相当于一个开关，当温度高于某一设定值时，传感器发出信号，电源断开，停止加热；当温度低于某一设定值时，传感器发出信号，接通电源加热，从而使箱内的温度保持在一定范围内。将温度传感器L和一段阻值为32Ω的电热丝接入电源电压恒为24V的电路中（假设电热丝阻值不随温度变化）。

（1）保温箱的外壳要选用的材料是        （选填“热的不良导体”或“热的良导体”) ；
（2）电路工作时，通过电热丝的电流是       A ；电热丝工作lmin 消耗电能       J；
（3）为了保证某种菌种的培养，保温箱的发热功率需调整为12W，在不改变电源电压和原电热丝的情况下，应在箱内（选填“串”或“并”）联一段阻值为      Ω的电热丝。

同学们体育课上都拍过皮球，你知道当你拍球时，球对地面的压力是多少吗？给你一个体重秤、一个充好气的篮球、一张大小合适的白纸、一个装有适量水的水槽。请设计一个实验估测一下人拍球时球对地面的压力。

小红的妈妈有一只翠玉手镯，她想知道手镯的密度。现在只有如下器材：一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块。请你按照下面的实验设计思路，把实验步骤补充完整，并利用测量中的表示符号和水的密度ρ_水，写出测量翠玉手镯密度的数学表达式。
实验步骤：
①水槽中装入适量水，将木块放入水槽中，用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h₁；
②将手镯放于木块上，如图所示，用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h₂；

③                                       。
翠玉手镯密度的数学表达式：ρ=            。

某实验小组同学发现，漂浮在不同液面上的实心物体浸入液体的体积不同，于是他们猜想：物体的密度、物体的体积、液体的密度可能会对漂浮在液面上的实心物体浸入液体的体积有影响。
为验证猜想，他们选用了若干不同的实心圆柱体和足够深的不同液体进行实验（实验时物体均能漂浮在液面），并将物体的密度、物体的体积、液体的密度，以及物体浸入液体的体积记录在表一、表二和表三中。
表一

实验 序号	物体密度 （千克/米^3）	物体体积 （厘米^3）	液体密度 （千克/米^3）	浸入液体体积 （厘米^3）
1	0.4×10^3	15	1.0×10^3	6
2	0.4×10^3	20	1.0×10^3	8
3	0.4×10^3	25	1.0×10^3	10

表二

实验 序号	物体密度 （千克/米^3）	物体体积 （厘米^3）	液体密度 （千克/米^3）	浸入液体体积 （厘米^3）
4	0.6×10^3	15	1.0×10^3	9
5	0.6×10^3	15	1.2×10^3	7.5
6	0.6×10^3	15	1.5×10^3	6

表三

实验 序号	物体密度 （千克/米^3）	物体体积 （厘米^3）	液体密度 （千克/米^3）	浸入液体体积 （厘米^3）
7	0.8×10^3	15	1.0×10^3	12
8	0.8×10^3	15	1.2×10^3	10
9	0.8×10^3	15	1.5×10^3	8

① 分析比较实验序号1与2与3的数据及相关条件，可得的初步结论是：密度相同的
实心物体漂浮在同种液体中，      （11）      。
② 分析比较实验序号     （12）          的数据及相关条件，可得出的初步结论是：密度和体积相同的实心物体漂浮在不同液体中，浸入液体的体积与液体密度成反比。
③ 分析比较实验序号     （13）          的数据及相关条件，可得出的初步结论是：体积相同的实心物体漂浮在同种液体中，浸入液体的体积与物体密度成正比。
④ 实验小组同学对表一、表二、表三中2、3、4列数据进行了一定的运算，并结合相关条件，可得出的进一步结论是：
（a）当             （14）                     时，物体浸入液体的体积相同；
（b）当             （15）                                        。

在“测量定值电阻阻值”和“测量小灯泡电功率”的实验中：

（1）婷婷要测量定值电阻的阻值，请你将如图乙的电路用笔画出的线连接正确（要求：滑片P向右移动时，通过电阻R的电流变大，导线不得交叉）实验开始前，要将变阻器的滑片P移至    端。婷婷闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则出现该故障的原因是                     （写出一种即可）；
（2）她排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置时，观察到电流表的示数为0.2A，电压表示数如图甲所示，则定值电阻阻值为   Ω。她仅把这一次实验测得的阻值作为最后的结果，同组的小明认为这种做法不合适，其不合适的理由是    。
（3）测出电阻后，同组的小明将电路中的定值电阻换成了一个额定电压为2.5V的小灯泡，来测量小灯泡的电功率，闭合开关后，调节滑动变阻器滑片P，使电压表示数为    V时，小灯泡正常发光，如果此时电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是       W。
（4）另一实验小组同学，按正确方法完成实验后，分别绘制了“定值电阻”和“小灯泡”的U—I图像如图所示，则表示“定值电阻”的U—I图像的是         (填“甲”或“乙”），这样判断的依据是    。

一个额定电压是6V的小灯泡，其正常工作时通过的电流约为0.3A.小组想测定这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：电流表、电压表、开关各一个，两个规格分别为 “10Ω  1A”、 “50Ω  0.5A”的滑动变阻器，导线若干，电源一只（电压为12V）.

（1）小组设计了如图a所示电路图，通过分析你认为小明应选用规格为      的滑动变阻器。
（2）图b已连接了部分电路，请你根据图a所示电路图，用笔画线代替导线，将电路连接完整，使
滑片向左移动时灯变亮。
（3）小组正确选择了滑动变阻器，将图b的电路补充连接后，闭合开关，发现灯泡发光较暗，电流表有示数．任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）且小于6V.具体原因是                          ；若灯不亮，电流表示数为0而电压表有示数，可能故障是             。
（4）小组排除故障后，继续实验.在实验过程中，眼睛应注意观察        ，当        时，
表明灯正常发光，记下此时电流表的示数。
（5）小组又通过实验测得小灯泡电流随电压变化曲线如图c。由图可知，小灯泡的额定功率是_______ W。

小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验电路。两个烧瓶A、B中盛有质量、初温相等的煤油，R_A与R_B是阻值不同的电热丝。

（1）R_A与R_B采用串联的连接方式，其目的是为了控制通电时间、         相等。
（2）小明同学为比较R_A与R_B阻值的大小，用电压表分别测出R_A与R_B两端电压大小，发现U_A<U_B，则R_A         R_B（选填“>”、“<”或“=”）。
（3）在相同时间内，可通过观察                 来比较电流通过电热丝产生的热量多少；为了升温较快，实验液体选用煤油而不选用水，主要是水的比热容比煤油            。
（4）小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶A中煤油换成与其           （选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝R_A换成         的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t₀，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t_水、t_煤油，请写出煤油比热容的表达式：c_煤油=            。（已知水的比热容为c_水）