初中物理能量实验题

小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。

他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上， $\mathit{AO}$等于弹簧原长，水平面 $O$点左侧光滑，右侧粗糙。将物体 $M$从 $O$点压缩弹簧到 $P$点，然后由静止释放，当物体 $M$运动到 $O$点与弹簧分开，最终运动到 $Q$点静止。请补充完成他们的探究过程：

（1）弹簧弹性势能的大小是通过　　来衡量的。

（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用　　（选填“相同”或“不同” $)$弹簧进行实验，并先后改变　　之间的距离，测出 $\mathit{OQ}$的距离，重复实验，测量多组数据并记录。

（3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中，他们运用到了转换法和　　两种物理思想方法。

小丽同学手里有一只标有“ $3.8V$”字样的小灯泡，她想知道小灯泡的额定电功率，于是在学校实验室找来一些器材，连接成了如图甲的实验电路，电源电压恒定不变。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲的电路连完整（要求滑片 $P$向右移灯泡变亮）

（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现灯泡始终不亮，电流表示数几乎为零，电压表指针明显偏转，出现这种现象的原因可能是　　。

（3）排除故障后，该同学移动滑动变阻器的滑片 $P$，到某一位置时电压表的示数为 $3V$，若要测小灯泡的额定功率，应在此位置基础上将滑片 $P$向　　（选填“左”或“右” $)$移动。

（4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

张鹏在“测量小灯泡的额定功率”的实验中，所用小灯泡标有“ $3.8V$ “字样。

（1）要使滑动变阻器的滑片 $P$向右滑动时变阻器阻值变大，请你用笔画线代替导线，将如图甲实物电路连接完整。

（2）若闭合开关时，发现电压表的指针快速转动到左边无刻度处，这是由于电压表　　。

（3）检查连接无误后，张鹏调节滑动变阻器的滑片使小灯泡刚好正常工作，此时电流表读数如图乙，则小灯泡的正常工作电流是　　 $A$，小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断，则电压表的示数　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为 $6V)$、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为 $3.8V$的待测小灯泡（电阻约为 $12\Omega )$，滑动变阻器两个 $(A$：“ $5\Omega 2A$”； $B$：“ $20\Omega 0.5A$” $)$。

（1）该实验的实验原理是　　；实验中，应选用的滑动变阻器是　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（2）如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“ $\times$”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路（不能与其他导线交叉）。

（3）小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是　　。

（4）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）该组的另一同学接着实验时，发现电压表 $0~15V$量程已经损坏， $0~3V$量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，请你在丙图中的虚线框内画出正确的电路图。

（6）由图乙推知：小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为 $P_1$，小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为 $P_2$，则 $P_1$　　 $P_2$（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$。

在“连接串联电路”实验中，实验电路如图所示。

（1）在连接电路时，开关应该处于　　状态。

（2）连接好电路后闭合开关 $S$，小慧发现 $L_1$、 $L_2$两只灯泡都不亮，她用手按一下灯泡 $L_1$， $L_1$、 $L_2$仍然都不亮，按一下灯泡 $L_2$，两灯都亮，松开手两灯又不亮，则故障可能是　　。（选填“ $L_1$灯丝断了”、“ $L_2$灯丝断了”、“ $L_1$短路”或“ $L_2$与灯座接触不良” $)$

（3）排除故障后，闭合开关两灯同时亮，断开开关两灯同时灭；将开关 $S$换接到 $L_1$和 $L_2$之间、 $L_1$和电池负极之间，观察到同样的现象。这样操作的目的是探究　　。

如图所示，在测量小灯泡的电功率的实验中（小灯泡的额定电压为 $2.5V)$。

（1）在电路连接时，开关闭合前滑动变阻器的滑片 $P$应滑到　　（选填“ $A$”或“ $B$ “ $)$端。

（2）图甲是未连接好的实验电路，请你用笔画线代替导线将它连接完成。

（3）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡

　　（选填“短路”或“断路” $)$。

（4）故障排除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$，小灯泡正常工作时的电阻是　　（保留一位小数）。

（5）根据测出的数据，画出了小灯泡的电流与电压的关系图象，如图丙所示，发现图线是弯曲的，其主要原因是温度升高、灯丝电阻　　（选填“增大”或“减小” $)$。

（6）若把这样的两只灯泡串联接在 $4V$的电源上，则此时两个小灯泡消耗的实际功率总和是　　 $W$。

小明同学猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是他设计了如图所示的实验，让小球沿同一光滑斜面向下运动，与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水了如图平面上移动一段距离后静止。

（1）图甲是控制两球的　　相等，探究的是动能与　　的关系。

（2）图乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的　　，选用图乙探究的是动能与　　的关系。

（3）由甲、乙两实验得出物体动能的大小与物体质量和运动速度　　（选填“有”或“无” $)$关。

小芳在探究“通过导体的电流跟导体电阻的关系”时，设计了如图甲所示的电路，但稍作思考之后，就将电路改进为如图乙所示的电路。她这样改进有何好处？　　。

在实验过程中，她保持电源电压不变，通过调节电阻箱先后6次改变 $A$、 $B$间的电阻值，测得相应的电流值如表1所示。

表1

实验次数	$I/A$	$\mathit{AB}$间电阻值 $R/\Omega$
1	0.80	5
2	0.60	10
3	0.48	15
4	0.40	20
5	0.34	25
6	0.30	30

（1）小芳分析表1中数据发现总结不出电流跟电阻的定量关系，你认为其原因是　　。

（2）小芳认真思考后发现了自己在实验过程中的错误，并采取了正确的实验操作。你认为小芳每次改变电阻后应该采取的正确操作是：　　。

（3）正确操作实验后，小芳将得到的实验数据记录在表2中，请分析表2中的数据，你能得出什么探究结论？　　。

表2

电流 $/A$	1.20	0.60	0.40	0.30	0.24	0.20
电阻 $R/\Omega$	5	10	15	20	25	30

在“测量小灯泡的电功率”实验中，小明同学设计了如图甲所小的电路，已知小灯泡额定电压为 $2.5V$，电源电压为 $6V$

（1）根据图甲的电路图，用笔画线将图乙的实物图连接完整

（2）连线完成后，闭合开关 $S$前，甲图中滑片 $P$应该位于滑动变阻器的最　　（选填“上”或“下” $)$

（3）小明闭合开关 $S$，移动滑片 $P$，发现电流表示数为0，电压表示数始终为 $6V$，其故障原因是小灯泡 $L$所在的支路发生　　（选填“短路”或“断路” $)$；

（4）排除故障后，调节滑片 $P$的位置，当电压表示数为 $25V$时电流表示数为 $0.4A$，则小灯泡额定功率为　　 $W$，此时滑动变阻器连入电路的电阻为　　 $\Omega$。

小明探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时，使用的器材如图（甲 $)$所示。电源电压不变， $R$为定值电阻。

（1）请用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整。（要求导线不交叉）

（2）由于导线中的电流可能与两端的电压和导体的电阻都有关系，所以，在本次实验中应该保持　　不变；变阻器的作用除了保护电路外，还起到　　的作用；

（3）连接电路时，开关应该　　，合上开关前，变阻器滑片 $P$应该处于图中　　端（选填：“ $C$”或“ $D$” $)$；

（4）某次实验电压表示数如图（乙 $)$所示，电压为　　 $V$；

（5）通过实验，他得到如图（丙 $)$所示的 $I-U$图象，根据此图象，他初步得到实验结论：导体的电阻一定时，导体中的电流与该导体两端的电压成　　。

小洋用“伏安法”测未知电阻 $R$的电阻值，他设计的电路图如图甲所示。

实验次数	1	2	3
电压 $/V$	1.2	1.8	2.4
电流 $/A$		0.36	0.5

（1）请用笔画线代替导线，将图乙中未完成的电路补充完整。（要求变阻器滑片向左移动时电流表示数变大）

（2）连接电路时，开关应处于　　（选填“断开”或“闭合” $)$状态。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到最　　（选填“左”或“右” $)$端的位置。

（3）连接好电路，闭合开关，发现电流表和电压表都有较小的示数，且无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数都不变。造成这一现象的原因可能是　　。（选填字母）

$A$．电阻 $R$断路                  $B$．电阻 $R$短路

$C$．滑动变阻器短路          $D$．滑动变阻器接了下面的两个接线柱

（4）小洋排除故障后，重新连接好电路进行实验，表格是他记录的实验数据，第一次实验中电流表的示数如图丙所示，其示数是　　 $A$．通过计算，该定值电阻的阻值约是　　 $\Omega$．（计算结果保留一位小数）

小科发现家中电压力锅的铭牌上标有“ $1100W$”字样。他在学习了电能表的相关知识后，想利用家中的电能表来测量电压力锅的实际电功率，看看测出的实际电功率和铭牌上的功率是否相符。

（1）要测量电压力锅的实际电功率，除了家中的电能表，还需要的测量工具是　　。

（2）如图是小科家上月初和上月末的电能表的表盘，他家上月消耗的电能为　　度。

（3）小科家同时工作的家用电器总功率不得超过　　 $W$。

（4）测量时，他断开家里其他用电器，只让电压力锅单独工作 $3\mathit{min}$，观察到电能表指示灯闪烁了80次，则电压力锅在这段时间内消耗的电能是　　 $\mathit{kW}·h$，该电压力锅的实际电功率是　　 $W$．他发现电压力锅的实际电功率与铭牌上标的功率不相符，导致这一现象的原因可能是　　。

用图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”，电源电压 $15V$保持不变，规格为“ $50\Omega 2A$”、“ $100\Omega 2A$”的滑动变阻器各一个，阻值为 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$的电阻各一个。

（1）根据图甲将图乙所示的实物图连接完整。

（2）在实验过程中，当滑动变阻器的滑片移到某点时，两电表的示数如图丙所示，则电压表的示数为　　 $V$，电流表的示数为　　 $A$

（3）小明将 $10\Omega$的电阻接入电路，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片，记录对应的几组电表示数，此过程小明实际探究的问题是电流与　　的关系。

（4）小明在探究“电流与电阻的关系”时，记录的实验数据如表一。他在分析数据时发现，不能得出教科书上“通电导体的电流跟电阻的大小成反比”的结论，出现这一问题的原因是：未控制电阻 $R$的　　不变。

表一

实验次数	电阻 $R/\Omega$	电流 $I/A$
1	10	0.30
2	20	0.50
3	30	0.20

表二

实验次数	电阻 $R/\Omega$	电流 $I/A$
1	10	0.60
2	20	0.30
3	30	0.20
4	40	0.15

（5）表二为小慧记录的“探究电流与电阻的关系”的实验数据，据此可推测，她选用的是本题中规格为“　　”的滑动变阻器。

在探究“电流与电阻关系”的实验中，满足实验要求的器材有：

$A$．电源（电压为 $9V)$；

$B$．电流表 $A$（量程 $0~0.6A$， $0~3A)$；

$C$．电压表 $V$（量程 $0~3V$， $0~15V)$；

$D$．滑动变阻器 $R$；

$E$．电阻箱 $R_0$；

$F$．开关 $S$一个，导线若干。则：

（1）在连接电路的过程中，开关 $S$应该是　　。

（2）请用铅笔画线代替导线在图甲中将实验器材连接起来，使之成为符合实验要求的电路（电流表选用 $0~0.6A$的量程，电压表选用 $0~15V$的量程；部分导线已连接好）。

（3）在实验过程中，当电阻箱 $R_0$的阻值变小时，为了完成该实验研究，应该将滑动变阻器 $R$的滑片 $P$向　　端滑动（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（4）在实验中，为了获得多组不同的数据，改变电阻箱 $R_0$的阻值，移动滑动变阻器的滑片，测出相应的电流值 $I$，并记录。在平面直角坐标系中，若以电流 $I$为纵坐标，以　　为横坐标，使图象完全在经过坐标原点的直线上（电压、电流、电阻采用的单位分别为 $V$、 $A$、 $\Omega )$。

（5）在某次实验中，当电阻箱 $R_0$的阻值为 $50\Omega$时，电流表对应的示数如图乙所示，其示数为　　 $A$；测出多组数据后，按（4）问的方法用描点法作图，在连线时发现只有一个点 $(0.04,0.20)$使图象明显不能成为一条直线，经实验小组同学回忆，是由于将电阻箱 $R_0$的阻值由　　 $\Omega$变换为该数据点对应的阻值时，没有调节滑动变阻器的滑片就读取了电流值而造成的。

在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为 $m$的小球悬挂起来，将小球从位置 $B$拉到位置 $A$，由静止释放小球，观察小球从 $A\to B\to C$的过程中的高度和速度的变化，并测出了小球在 $A$、 $B$、 $C$三个位置时动能和重力势能的值，从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如表所示。

运动过程或位置	$A$	$A\to B$	$B$	$B\to C$	$C$
动能 $E_k\left(J\right)$	0	增加	4.98	减少	0
重力势能 $E_P\left(J\right)$	5.00	减少	0	增加	4.97

（1）小球在图中的 $C$位置，受到　　个力的作用。

（2）从实验中可以看出，小球从 $A\to B$的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为　　；在能量转化的过程中，机械能在逐渐减少，这主要是小球由于受到　　造成的。

（3）在实验中，如果换用质量为 $2m$的小球，其他条件不变。那么，小球到达 $B$位置时的机械能　　质量为 $m$的小球到达 $B$位置时的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$。