初中物理能量实验题

现在实验室中有以下实验器材：一个输出电压恒定的稳压电源，一只电流表，两个开关，导线若干和一个已知阻值的定值电阻R₀。工人利用这些器材设计了如图所示的实验电路来测定R_X的电阻值。
请你帮助工人完成以下实验步骤，并写出纯电阻元件R_X的表达式。

Ⅰ、闭合开关S₁，断开S₂，读出电流表的示 数为I₁；
Ⅱ、____________，读出电流表的示数为I₂；请用I₁、I₂和R₀表示R_X。R_X =          。

如图所示电路电源两端电压不变，R₁是电阻箱，R₂是定值电阻。当开关S闭合后，逐步改变电阻箱接入电路的电阻值，根据记录到的电压表与电流表的示数，绘制的图像如图所示。请你根据图像写出电压U和电流I的关系式：U=        。

某同学做“用电流表、电压表测电阻”实验，现有电源、待测电阻R₁、电流表、电压表、滑动变阻器R₂、电键及导线若干，所有元件均完好，该同学实验操作步骤正确。
①　按图连接电路时，应将电键　　　　。

②　闭合电键前，滑动变阻器的滑片应移至　　　　（选填“a”或“b”）处；
③　他在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现电流表示数的变化范围为0.20安～0.58安，电压表示数相应的变化范围为2.0伏～6.0伏，当移动滑动变阻器滑片到某位置时，电压表、电流表的示数分别如图所示，则待测电阻R₁阻值的平均值为　　　欧（保留一位小数）。

④　完成上述实验后，该同学还想测量另一段电炉丝的电阻R_x的阻值，可是在连接电路时，发现电源、电压表和滑动变阻器都已损坏。经过思考，他利用刚才已测得的定值电阻R₁及原来剩下的器材，再向老师要了一个电源（电源电压未知且保持不变）和一个电键S₁，重新设计电路进行实验。
把设计的电路图画在答题纸相应框内（测量过程中，电路元件接线不能更改）。　　简要叙述操作要点：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

实验桌上有如下实验器材：电源电压不变的电源一个，阻值已知的定值电阻一个，电阻箱（电路图符号       ）一个，已调零的电流表两块、开关一个，导线若干。请选用上述实验器材，设计一个实验证明：“两个电阻R₁与R₂并联时，如果并联电路两端的电压U及R₁的阻值保持不变，则电阻R₁与R₂消耗的总功率P跟电阻R₂的关系为：（k₁、k₂为常量）”。

实验桌上放有电压稳定的电源一个，滑动变阻器一个，电流表、电压表各一只，电阻箱一个（电阻箱的符号    ）、开关一个、导线若干。要求使用这些器材，设计一个实验证明：“当电阻两端电压保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成反比.”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。

小明注意家里摆钟的钟摆在有规律地摆动(如图甲)，经认真观察发现钟摆来回摆动一次的时间刚好是1秒，就想：是不是所有的摆来回摆动一次的时间都是1秒呢？于是，他请教了物理老师，知道摆来回摆动一次的时间叫做周期，在老师的指导下他设计如图乙所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究。实验数据记录如下表：
（1）从表中数据可知，单摆的摆长l越长，周期T越  __  （选填“长”或“短”）。

（2）请根据表中数据在图丙中作出单摆周期的平方T²与摆长l的关系图像。
（3）分析图丙所示图象，可知的单摆T²与l成  __  关系。

（4）由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大。你认为小明为了减小测量误差是怎么做的？  ____________________     
（5）生活中若摆钟走慢了，应如何调整钟摆的长度？    _____________________      。

某同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，用图甲所示的装置匀速提起重物，并做了如下实验记录：

钩码重G（N）	钩码上升高度h（m）	测力计拉力F（N）	测力计移动距离s（m）
2	0.1	0.4	0.3

 
（1）对该同学的实验记录进行分析，就会发现他的实验结果是违背物理规律的，其表现是：                       
（2）你会发现导致实验结果违背物理规律的原因.其原因是                    .纠正错误后，可计算出该滑轮组的机械效率为         ．
（3）若增加提升钩码的个数，该滑轮组的机械效率将          （填“增大”、“不变”或“减小”）.影响该滑轮组机械效率的因素还有                         ．

如图甲所示是探究小灯泡电阻时连接的实验电路图，选用的小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）某同学连接的电路如图所示，请指出其中的两处错误或不妥：
①_________________________________；
②_________________________________。
（2）将上述错误或不妥改正后，闭合开关，如果发现灯泡发出特别耀眼的光，且此时电流表、电压表都有示数，则出现该现象的原因可能是____________________________。
（3）某同学在实验过程中，在电流表、电压表均有示数的情况下，将小灯泡从灯座中取走，则此时电压表    示数（选填“有”或“没有”）。
（4）该同学将测得的数据及计算结果填在下面的表格中：

实验次数 物理量	1	2	3	4
电压U/V	2.5	2.0	1.5	1.0
电流I/A	0.30	0.26	0.22	0.20
电阻R/Ω		7.7	6.8	5.0

 小灯泡正常发光时的电阻为_____________Ω(保留一位小数)。
(5)分析表中的数据发现灯丝的电阻是变化的，这说明_________________________。这种现象在生活中也有体现，例如家里的白炽灯在刚开灯的瞬间，灯丝____________烧断(选填“容易”或“不容易”)。
(6)小明还想测出一段电炉丝的电阻值，可是在连接电路时发现电流表已被烧坏；请你利用现有器材(电压未知的电源、量程合适的电压表、最大阻值为20Ω的滑动变阻器、开关各一个，导线若干)，帮助小明设计一个不移动电压表就能测出这段电炉丝阻值的电路。把你
设计的实验电路图画在虚线框内(电炉丝的符号为“”)。

在—次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线，如图．实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化．

(1)小张同学设计的实验电路图如图，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线．

(2)写出用以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量(物理量用字母表示)．
(3)本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=_______________．
(4)若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为—只电压表，请你重新设计—个实验电路图，测量小灯泡的额定功率(将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤)．   

某课外兴趣小组在做测定“小灯泡的电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线。如图a是没有连接完的实物电路。

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；
（2）连好电路后，闭合开关，移动滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是                           。
（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向     端滑动（选填“左”或“右”），直到电压表的示数为     V，记录电流表的示数；
（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图b所示的U－I图像。根据U－I图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是        W。

“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示.电源电压为6V，小灯泡L的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，可供选用的滑动变阻器R₁和R₂的最大阻值分别为10Ω和50Ω，

(1)应该选用的滑动变阻器是       (填“R₁”或“R₂”)；
(2)闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数.发生故障的原因可能是           .

A．灯泡断路

B．灯泡短路

C．滑动变阻器断路

D．滑动变阻器短路

(3)图乙是根据实验数据绘成的U一I图像，根据图像提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为      W；当滑动变阻器的滑片向左移动过程中，小灯泡的电阻将       .（选填“变大”、“变小”或“不变”）
(4)还有一组同学没有电压表，而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻R₀，其它元件与前面相同，仍然完成了实验. 请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图.

在一次实验活动比赛中，老师给定了以下器材：一个输出电压为9V的稳压电源、一只电压表、一个电阻箱、一个最大值为20Ω的滑动变阻器、两只开关以及导线若干，要求测定一只额定电压为6V的小灯泡的额定功率．聪明的李明设计了如图甲所示的电路图，顺利完成了实验．
（1）请根据甲图所示的电路图，用铅笔画线代替导线将乙图中电压表正确接入实物电路中．
（2）李明在实验时，首先闭合开关S₁，观察到电压表表盘示数如丙图所示，要使小灯泡两端电压达到额定电压，应将甲图电路中滑动变阻器R的滑片P向　　端滑动（选填“a”或“b”）．
（3）调节滑片P使电压表示数等于6V后，保持滑动变阻器R的滑片P位置不动，断开开关S₁，再闭合开关S₂，调整电阻箱R^′接入电路的阻值，使电压表的示数再次等于6V，此时电阻箱的示数如丁图所示，则电阻箱接入电路的阻值为　、　Ω，由此可知小灯泡的电阻为　、　Ω．小灯泡电阻的得出是运用了物理研究中的　、　（选填“控制变量法”或“等效替代法”）．根据以上获得的实验数据可知小灯泡的额定功率为　、　W．

（1）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图1所示的滑轮组做了多次实验，其中第4、5两次实验中只更换了动滑轮，实验数据记录如下表所示．

实验次数	钩码重 C1/N	动滑轮重 C2/N	钩码提升高度h1/m	弹簧测力计示数F/N	弹簧测力计上升高度 h2/m	滑轮组的机械效率η
1	2	0.5	0.1	0.85	0.3	78.4%
2	4	0.5	0.1	1.54	0，3	86.6%
3	6	0.5	0.1	2.24	0.3	89.3%
4	6	1	0.1	2.40	0.3	83.3%
5	6	2	0.1	2.74	0.3	73.3%

①这位同学在实验操作中，应该竖直向上　　拉动弹簧测力计．
②对比分析1、2、3次实验数据，可以得到的初步结论是：使用同一滑轮组提升重物，滑轮组的机械效率随物重的增加而　　．
③对比分析3、4、5次实验数据，可以得到的初步结论是：在被提升的重物一定时，所用滑轮组的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越　　．
（2）小华测量一个实心玻璃球的密度，所用实验器材和操作步骤是：第一步，如图2甲所示，先将两个完全相同的烧杯分别放置在已调好的天平左右两个托盘中，再将玻璃球放入左盘烧杯中，同时向右盘烧杯中倒入一定量的水，并用滴管小心增减，直至天平平衡．第二步，将右盘烧杯中的水倒入量筒中，量筒示数如图2乙所示，则水的体积为　　mL．第三步，用细线拴好玻璃球，轻放入量筒中，此时玻璃球和水的总体积如图2丙所示．由实验中测得的数据，小华得出实心玻璃球的质量为　　g，密度为　　g/cm³．

在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡标有“2，5V”字样，电源由两节新干电池组成，灯泡电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样．
（1）小芳设计的实验电路图如图甲所示，按照电路图连接的实物图如图乙所示，图乙中有一处明显错误是　　．

（2）改正错误后，经检查电路连接无误．实验过程中，当灯泡两端电压为2.5V时，电流表的指针位置如图丙所示，则电流表的示数为　　A．

实验次数	灯泡两端的电压（V）	通过灯泡的电流（A）	灯泡的亮度	灯泡的功率（W）	灯泡的平均功率（W）
1	3	0.28	较亮	0.84	？
2	2.5	？	正常发光	？
3	2	0.22	较暗	0.44

（3）本实验测得小灯泡的额定功率为　　W．
（4）通过分析表格中数据以及实验现象可知，灯泡的亮度是由　　决定的．
（5）小芳设计的表格中有一处不妥，请帮助她指出来　　．
（6）如果实验中发现灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表示数接近电源电压，可能出现的故障是　　．

小明用电压表、电流表和滑动变阻器等常规器材测量小灯泡（标有额定电压为2.5V，额定功率字迹不清）的电阻：
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）在闭合开关之前，图中滑动变阻器的滑片应放在________端（选填“A”或“B”）。
（3）小明将测得的实验数据记录在下表中：

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9
小灯泡两端的电压U/V	0	0.1	0.2	0.4	0.6	1	1.6		2.5
通过小灯泡的电流I/A	0	0.08	0.1	0.12	0.13	0.16	0.2	0.24	0.25
小灯泡的电阻R/Ω		1.25	2.00	3.33	4.62	6.25	8.00		10.00

 
（4）第8次测量时电压表示数如图所示，则小灯泡两端电压为________V，此时灯泡的电阻R_L=______Ω。根据表格中的数据可以算出小灯泡的额定功率P=________W。

（5）根据小明的实验数据在如图所示的坐标系中画出R-U图像。分析：小灯泡的电阻随电压升高而变大的原因是______________________________。