初中物理能量实验题

某同学为了探究“电阻丝的电阻 $R$与长度 $L$、横截面积 $S$和材料的关系”，进行了如下实验操作：

（1）如图甲所示，是取一段新的电阻丝紧密绕制，用刻度尺测量出它的直径示意图。由此可知，电阻丝的直径为　　 $\mathit{mm}$，从而计算出电阻丝的横截面积 $S$。

（2）在实验中，先保持电阻丝的横截面积 $S$和材料不变，探究电阻丝的电阻 $R$与长度 $L$的关系，这种方法叫做　　法（选填“等效替代”或“控制变量” $)$。

（3）为了探究电阻丝的电阻 $R$与 $L$的关系，实验室备有以下实验器材：

$A$．电源 $E$（电压 $U=1.5V)$

$B$．电流表 $A_1$（量程 $0~100\mathit{mA})$

$C$．电流表 $A_2$（量程 $0~0.6A)$

$D$．电阻箱 $R_0$（阻值 $0~999.9\Omega )$

$E$．待测电阻丝 $R$（阻值约为 $10\Omega )$

$F$．开关一个，导线若干，则：

（4）为了提高实验的精确程度，在实验中电流表应选的是　　（选填器材前的字母代号）。

（5）把电阻丝拉直后，将其两端固定在刻度尺的接线柱 $a$和 $b$上，在电阻丝上夹一个金属夹 $P$，移动金属夹 $P$的位置，就可改变接入电路中金属丝的长度 $L$，把这些实验器材按乙图的电路连接起来。闭合开关 $S$前，电阻箱的阻值应调整到　　 $\Omega$。

（6）闭合开关 $S$后，将电阻箱调到适当位置不动，多次改变金属夹 $P$的位置，得到多组 $I$、 $L$的数据。根据实验测量数据在坐标平面内，以电流的倒数 $1/I$为纵坐标、电阻丝的长度 $L$为横坐标，得出图象如图丙所示，根据实验图象说明，横截面积 $S$相同的同种材料的电阻丝，接入长度 $L$越长，电流 $I$越小，电阻 $R$　　。

（7）该电阻丝 $1\mathit{cm}$长度的阻值为　　 $\Omega$．

如图是“测量小灯泡电阻”的实验装置，电源电压恒为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $3.8V$。

（1）检查无误后，闭合开关，滑动变阻器的滑片向左移动，请写出 $A$表、 $V$表的示数变化情况：　　。

（2）移动滑片获得了表格中的实验数据：

实验次数	发光情况	电压 $U/V$	电流 $I/A$	灯丝电阻
1	刚发光	1.5	0.2
2	暗	2.5	0.30	8.3
3	亮	3.8	0.42	9.0

请计算出第1次实验时灯丝的电阻， $R_1=$　　 $\Omega$。

（3）分析数据及实验现象可知：灯越亮，灯丝电阻越大，说明灯丝的电阻与　　有关。

（4）现电压表 $0~15V$量程损坏，而 $0~3V$量程完好，在不增减器材的情况下，请设计测量小灯泡额定功率的实验，写出必要的调整步骤：　　。

如图甲是小东探究“不同物质吸热规律”的实验装置：

（1）两个相同的烧杯中装有　　相同且初温相同的水和煤油，用相同的酒精灯对它们加热。

（2）根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象（见图乙）。由图乙可知，杯中的水和煤油，升高相同的温度时，吸收的热量　　（填“相同”或“不相同” $)$，计算出煤油的比热容是　　 $J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

测量标有“ $2.5V$”字样的小灯泡在额定电压下工作时的电阻，小灯泡的额定功率估计在 $0.8W$左右。实验室提供的器材有：两节干电池、电压表 $V$（量程 $0~3V)$、滑动变阻器、导线若干、开关、待测小灯泡。供选择的电流表： $A_1$（量程 $0~0.6A)$、 $A_2$（量程 $0~3A)$。回答下列问题：

（1）电流表应选用　　 $($ “ $A_1$”或“ $A_2$” $)$。

（2）连接好如图甲所示的实验电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有较大的示数。电路的故障可能是　　（选填序号）

$A$．电压表断路

$B$．小灯泡断路

$C$．电压表短路，且小灯泡断路

$D$．电流表短路，且小灯泡断路

（3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为 $2.5V$，电流表示数如图乙所示，小灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$（小数点后保留一位数字）。

程新同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电压 $U$和未知电阻 $R_x$的阻值。已知定值电阻的阻值为 $R_0$、电源两端电压保持不变。请完成下列问题：

（1）根据甲中电路图，用黑色签字笔画线代替导线，将乙中的实物图补充完整。

（2）电路正确连接后，当开关 $S$、 $S_1$闭合， $S_2$断开时，电流表示数为 $I_1$；则电源的电压 $U=$　　。

（3）当开关 $S$、 $S_2$闭合， $S_1$断开时，电流表示数为 $I_2$；则待测电阻 $R_x=$　　。

（4）不改变甲图所示的电路，若开关 $S_1$始终处于断开状态，仅对开关 $S$、 $S_2$进行操作　　（选填“仍能”或“不能” $)$测量电源电压和未知电阻 $R_x$的阻值。

某实验小组做“测量小灯泡电功率”的实验，电路如图甲所示，已知电源电压为 $3V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应置于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端，目的是　　。

（2）实验中，闭合开关，发现电压表指针反偏，其原因是　　。

（3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片 $P$到某位置时，电压表的示数为 $2.2V$，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动；当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，为　　 $A$，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

小明利用如图甲电路图来测量电源电压 $U$和电阻 $R_1$的阻值

（1）请按照图甲的电路图，用笔画线表示导线，在图乙中完成实物连接。要求：闭合开关后，当滑动变阻器滑片 $P$向右移动时，电流表示数增大；

（2）小明调节滑动变阻器的滑片 $P$，当电流表如图丙时，其读数为　　 $A$；并将在移动滑片 $P$的过程中得到的多组电压表、电流表读数，绘成图丁的图象。由图象得出电源的电压 $U=$　　 $V$和电阻 $R_1$的阻值 $R_1=$　　 $\Omega$；

（3）小明继续探究，移动滑片 $P$的过程中，电流表的最小示数为 $0.25A$，则滑动变阻器的最大阻值为　　 $\Omega$。

李岚同学要测量额定电压为 $2.5V$小灯泡的功率，如图所示。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲连接完整（要求滑动变阻器滑片向右滑动时，灯泡变亮）。

（2）正确连好电路后，闭合开关，调节变阻器的滑片，使电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的指针位置如图乙所示，此时电流表的示数为　　 $A$，小灯泡的额定功率为　　 $W$。

学校科技创新小组用伏安法测量小灯泡的电阻，电源电压为 $3V$，待测小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接，要求：①滑片 $P$向右移动时，电流表示数变小；②连线不能交叉；

（2）检查电路无误后，闭合开关，灯泡不亮，电压表有示数，电流表示数为零，导致这一现象的原因可能是　　。

$A$．电压表短路   $B$．电压表断路   $C$．滑动变阻器短路   $D$．小灯泡断路

（3）故障排除后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片 $P$移到某一位置时、电压表示数如图乙所示，要测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑动变阻器的滑片向　　移动（选填“左”或“右” $)$。

（4）通过移动滑动变阻器的滑片 $P$记录了多组数据，并作出了如图丙所示的 $I-U$图象，由图可知小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$。

用如图的电路研究通过导体的电流与电压、电阻的关系。

表一

次数	$U/V$	$I/A$
①	1.0	0.20
②	1.5	0.30
③	2.0	0.40

表二

次数	$R_1/\Omega$	$I/A$
①	3.0	0.50
②	6.0	0.33
③	9.0	0.25

（1）保持电源电压和电阻箱 $R_1$的阻值不变，移动滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$，测得电流、电压如表1；根据表1中的数据，你得出的结论是　　；这时 $R_1$的阻值为　　 $\Omega$。

（2）在研究电流与电阻的关系时，先将 $R_1$的阻值调为5欧姆进行实验，使电压表的示数为 $1.5V$，然后将 $R_1$的阻值调为10欧姆时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，合上开关后，电压表的示数将　　 $1.5V$（选填“大于”、“小于或“等于” $)$。因此要向　　（选填“右”或“左” $)$调节滑片，使电压表的示数仍为 $1.5V$。

（3）李明同学用该电路测量电源电压时，将滑动变阻器的滑片到适当位置保持不变，仅改变电阻箱 $R_1$的阻值，测得相应的电流值，如表2所示，利用表2中的数据求得电源电压约为　　。

实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：电源（电压恒为 $6V)$开关、电压表和电流表各一只、额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡（电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器 $($ “ $20\Omega 1A$” $)$、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向右移动灯泡变亮）。

（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是　　。

（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$．从图象中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比　　（选填“变大”、“变小或“不变” $)$。

（4）小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器 $(50\Omega 0.5A)$和五个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega )$，其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，则实验中他所用的滑动变阻器是　　（选填字母： $A.20\Omega 1\mathit{AB}.50\Omega 0.5A)$，若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为 $14\Omega$，则所用定值电阻的阻值为　　 $\Omega$。

（5）下课前老师布置了一道课后作业。要求：在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻 $\mathit{Rx}$的阻值。实验器材：电阻 $R_x$、电源（电压恒定但未知）、滑动变阻器（已知最大阻值为 $R_0)$、电流表、开关、导线若干。

小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测 $R_x$的阻值。

①闭合开关 $S$，移动滑片 $P$至 $B$端，记下电流表示数 $I_1$；

②移动滑片 $P$至 $A$端，记下电流表示数 $I_2(I_2$未超过电流表的量程）；

③请帮他写出 $\mathit{Rx}$的表达式： $R_x=$　　（用字母 $R_0$、 $I_1$、 $I_2$表示）。

实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：电源（电压恒为 $6V)$开关、电压表和电流表各一只、额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡（电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器 $($ “ $20\Omega 1A$” $)$、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向右移动灯泡变亮）。

（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是　　。

（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$．从图象中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比　　（选填“变大”、“变小或“不变” $)$。

（4）小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器 $(50\Omega 0.5A)$和五个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega )$，其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，则实验中他所用的滑动变阻器是　　（选填字母： $A.20\Omega 1\mathit{AB}.50\Omega 0.5A)$，若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为 $14\Omega$，则所用定值电阻的阻值为　　 $\Omega$。

（5）下课前老师布置了一道课后作业。要求：在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻 $\mathit{Rx}$的阻值。实验器材：电阻 $R_x$、电源（电压恒定但未知）、滑动变阻器（已知最大阻值为 $R_0)$、电流表、开关、导线若干。

小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测 $R_x$的阻值。

①闭合开关 $S$，移动滑片 $P$至 $B$端，记下电流表示数 $I_1$；

②移动滑片 $P$至 $A$端，记下电流表示数 $I_2(I_2$未超过电流表的量程）；

③请帮他写出 $\mathit{Rx}$的表达式： $R_x=$　　（用字母 $R_0$、 $I_1$、 $I_2$表示）。

在“探究串联电路的电流特点”的实验中，小红同学选用两个不同的小灯泡组成了如图甲所示的串联电路，然后用一个电流表分别接在 $a$， $b$， $c$三处去测量电流。

（1）她先把电流表接在 $a$处，闭合开关后，发现两灯的亮度不稳定，电流表的指针也来回摆动。故障的原因可能是　　。

$A$．某段导线断开

$B$．某接线柱处接触不良

$C$．某灯泡被短路

$D$．电流表被烧坏

（2）她排除故障后，重新闭合开关，电流表的指针指示位置如图乙所示，则所测的电流值为　　 $A$。

（3）她测量了 $a$， $b$， $c$三处的电流，又改变灯泡的规格进行了多次实验，其中一次实验的测量数据如下表，在分析数据时，发现三处的测量值有差异。下列分析正确的是　　。

$I_a/$（A）	$I_b/$（A）	$I_c/$（A）
0.16	0.15	0.14

$A$．可能是因为测量误差造成的

$B$．是因为没有对电流表调零造成的

$C$．串联电路中各处的电流本来就不等

$D$．电流从电源正极流向负极的过程中，电流越来越小

同学们想探究“导体中电流跟导体两端电压的关系”。

（1）小明同学通过学习知道了　　是形成电流的原因，因此做出了如下三种情想：

$A$．电流跟电压成反比

$B$．电流跟电压成正比

$C$．电流跟电压无关

（2）为了验证猜想，小明设计了如图甲所示的电路图，其中电源为三节新干电池，电阻 $R$为 $10\Omega$，滑动变阻器 $R\text{'}$标有“ $50\Omega 1A$”字样，电压表电流表均完好。

实验次数	1	2	3
电压 $U/V$	2	2.6	3
电流 $I/A$	0.20	0.26	0.30

①根据甲电路图将乙图实物电路连接完整；

②闭合开关前，小明应将滑动变阻器滑片移到　　阻值处（选填“最大”或“最小” $)$；

③他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了，若闭合开关电流表　　（选填“会”或“不会” $)$被烧坏；

④排除故障后小明进行了实验，得到表格中的实验数据。分析数据，可得出的正确结论是：电阻一定时，

　　。

（3）小明还想用这个电路测量小灯泡的额定功率，于是他是他将电阻 $R$换成一只额定电压是 $4V$的小灯泡（阻值约为 $13\Omega )$，电阻一定时，并将电压表更换为 $15V$的量程，闭合开关 $S$后，调节滑片至电压表示数为 $4.0V$时，电流表示数如图丙所示为　　 $A$，小灯泡的额定功率为　　 $W$。

为了比较 $A$、 $B$两种液体的吸热能力，小明同学设计了以下实验步骤：

$a$．在两个同样的烧杯中分别装入等体积的 $A$、 $B$两种液体；

$b$．用温度计分别测量 $A$、 $B$两种液体的初温，温度计示数相同；

$c$．用两个相同的酒精灯同时给两个烧杯加热，且加热时间相同；

$d$．用温度计分别测出 $A$、 $B$两液体的末温。

请完成下列问题：

（1）此实验的主要探究方法　　；

（2）在上述实验步骤中，存在错误的是　　（选填步骤前的字母），更正错误后继续实验；

（3）步骤 $c$中“加热时间相同”是为了使 $A$、 $B$两种液体　　；

（4）如图所示是 $A$、 $B$两种液体温度随时间变化关系的图象，则两液体的比热容关系是 $c_A$　　 $c_B$（选填“ $>$”、“ $<$”或“ $=$” $)$。