初中物理能量实验题

某实验小组用如图甲所示的器材，测量标有“ $3.8V$”字样小灯泡的额定功率，电源电压不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求滑动变阻器滑片向 $B$端滑动时接入电路的阻值变大）；

（2）图甲电路连接完成后，经检查无误，闭合开关，发现电流表有示数，但小灯泡不亮。为完成实验，必要的操作是　          　；

$A$．更换小灯泡

$B$．移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器连入的阻值

（3）调节滑动变阻器过程中，观察　        　表的示数，确定小灯泡是否达到了额定功率；

（4）实验过程中，某时刻电流表和电压表示数分别如图乙所示，此时小灯泡的实际功率为　        　 $W$。

在“探究电流与电阻的关系”实验中，电源电压保持不变。

（1）检查器材时，在电流表的左侧观察到指针恰好指在零刻度线处，如果直接用该电流表测电流，测量值与真实值相比会　     　（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。

（2）如图所示，电路中有一根导线连接错了，请在该导线上打“ $\times$”，然后画正确的连线。

（3）选择 $5\Omega$的定值电阻，正确连接电路进行实验。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最　      　端（选填“左”或“右”）。闭合开关，移动滑片使电压表的示数为 $U_1$，此时电流表的示数如图乙所示，电流为　       　。

（4）滑动变阻器滑片位置不变，将 $5\Omega$电阻换成 $10\Omega$电阻，继续实验，为使电压表的示数保持 $U_1$不变，应向　        　（选填“左”或“右”）移动滑片。

（5）实验结束后，小明利用图丙所示原理，制作了简易电流表：导体可以在水平光滑轨道上左右滑动（轨道电阻忽略不计），导体与水平弹簧相连，弹簧由绝缘材料制成，整套装置处于竖直方向的均匀磁场中。电流表接入电路前，弹簧不受力，在导体与轨道的接触点处画一个刻度线，标记为“ $0A$”。当电流表正确接入电路，导体受到磁场力的方向水平向右，电流每增加 $0.1A$，磁场力就增大 $1N$，弹簧就伸长 $2\mathit{cm}$，在导体与轨道的接触点处就增加一个刻度线，相邻两个刻度线之间的长度表示“ $0.1A$”的电流。当弹簧被拉伸至最大弹性限度时，弹簧的弹力为 $20N$，则该电流表的量程为　        　 $A$．若用此电流表测量电流时，发现弹簧被向左压缩，原因可能是　        　。

请阅读下列材料，回答相关问题。

2020年4月24日，中国国家航天局宣布，中国行星探索计划以屈原的长诗“天问”命名，表达了中华民族对于真理追求的坚韧与执着。我国首次火星飞行任务命名为“天问1号”，将开启中国人探索“星辰大海”的伟大征程！

火星在我国古代被称之为“荧惑星”，是太阳系八大行星之一，直径约为地球的 $53\%$，质量约为地球的 $11\%$，火星表面 $g$约为 $3.7N/\mathit{kg}$，火星地表沙丘、砾石遍布，非常干燥，南北极有以固态的水和二氧化碳组成的冰盖。火星表面的大气密度大约只有地球的 $1\%$．火星表面平均温度约为 $-{55}^{°}\text{C}$，从冬天的 $-{133}^{°}\text{C}$到夏日白天的将近 ${27}^{°}\text{C}$，温差很大。火星表面的平均大气压强约为 $700\mathit{Pa}$，比地球上的 $1\%$还小。

（1）发射到火星的探测器，进入火星大气层后，若用降落伞减速，为保证减速效果，如果让你选择着陆点，应选择在地势　     　（选填“较高”或“较低”）的地方。火星探测器与地球之间是利用　        　来传递信息的。

（2）假如同一物体分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑行，在火星上滑行的距离会比地球上　        　（选填“长”或“短”），原因是　        　。

（3）有人设想通过加热火星两极的冰盖获得液态水，从而减小地表温差这是利用了水的什么性质：　         　。

（4）在火星上水的沸点会比地球上液态水的沸点　         　（选填“高”或“低”）。

小李为了探究“电流与电压的关系”，请你与他合作并完成以下实验步骤。

（1）请你在虚线框中设计出相应的电路图。

（2）小李在探究电流与电压的关系时，要控制　 　不变。通过实验探究，得到以下数据。在进行数据分析时，小李发现表格中有一组错误的数据，请你找出第　　组数据是错误的。

序号	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4
电流 $I/A$	0.16	0.24	0.32	0.44	0.48

（3）为了分析电流与电压的定量关系，请你利用正确的数据，在坐标中绘制出电流与电压关系的图象。

现有如下实验器材：待测电源（电压大约在 $16V~18V$之间）、一个实验室用量程为 $0~15V$的电压表、一个开关、三个定值电阻（分别为 $R_1=1\mathit{k\Omega }$、 $R_2=10\Omega$、 $R_3=20\Omega )$、导线若干。

请你利用实验器材，并从三个电阻中选择两个电阻，设计实验测量出电源电压值，根据要求完成下列问题。

（1）选择的两个电阻是　       　和　        　。

（2）在虚线框中画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。

（3）测量步骤及所需测量的物理量（用字母表示）　          　。

（4）电源电压值的表达式（用已知物理量字母和测量物理量字母表示） $U_0=$　       　。

如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球 $A$从斜面上某点滚下，撞击在水平面上的木块 $B$，木块 $B$移动一段距离。

（1）该实验中所探究物体的动能是指　       　（选填“小球 $A$”或“木块 $B$”）的动能。

（2）实验表明，让小球 $A$分别从斜槽不同高度由静止滚下，高度越大，速度越　       　，木块 $B$被撞得越远。可得结论：质量相同时，小球的速度越　        　，动能越大。

（3）若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球 $A$从斜面　      　高度由静止滚下，观察比较木块 $B$被撞移动的距离。

探究电流与电阻的关系。小明连接的实验电路如图甲所示。

实验次数	1	2
电阻 $R/\Omega$	5	10
电流 $I/A$	0.40	0.20

（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最　     　端。

（2）闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数如图乙所示，为　   　 $V$；改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变。电路中有一处故障，可能是　    　（选填序号）

①电流表短路②电压表短路③导线 $a$断路④导线 $b$断路

（3）排除电路故障后，小明先后用 $5\Omega$、 $10\Omega$的定值电阻进行实验。实验中，通过　   　控制定值电阻两端的电压不变，得到的实验数据如表所示。小明据此得出结论：电流与电阻成反比。

请指出实验存在的问题或需要改进的地方　        　（写出一条即可）。

探究与斜面相关的实验。

（1）如图甲所示，在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，观察小车滑行的距离；去掉棉布，重复上述实验。小车在水平面上所受的阻力减小，小车向前滑行的距离　       　。在水平面上两次滑行的全过程，小车速度的减小量　        　。

伽利略对类似实验进行了分析，认识到：运动的物体受到的阻力越小，它运动的时间就越长，它的速度减小得就越　         　。他进一步推测：在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，这时物体将　         　。

（2）如图乙所示，在探究“物体的动能跟哪些因素有关”实验中，斜面上安装斜槽，水平面上的 $A$处放置一个小木块。让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度滚下，发现质量较大的钢球将小木块推得较远，表明它对小木块做的功较　　     。由此可知：　       　相同的物体，质量越大，它的动能越大。

探究固体熔化时温度的变化规律。

如图甲所示，用“水浴法”给试管中某固态物质加热，得到该物质温度随时间变化的图象如图乙所示。

（1）采用“水浴法”加热的优点是　          　。

（2）由图象可知，该固体是　      　（选填“晶体”或“非晶体”），图象中的　     　（选填“ $\mathit{AB}$”“ $\mathit{BC}$”或“ $\mathit{CD}$”）段表示它的熔化过程，该物质在 $\mathit{AB}$段的比热容　     　（选填“大于”“等于”或“小于”） $\mathit{CD}$段的比热容。

在“测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的电功率”的实验中：

（1）用笔画线代替导线，将图甲补充完整。

（2）正确连线后闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路故障可能是小灯泡　       　。

（3）排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数为 $2.2V$，为使小灯泡正常发光，应将滑片向　       　（选填“左”或“右”）移动。

（4）当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流为　   　 $A$，额定功率为　      　 $W$。

（5）如表记录了部分实验数据。分析数据可知，小灯泡的电阻随电压的增大而　　     （选填“增大”“减小”或“不变”）。

实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电功率 $P/W$	灯泡亮度
1	1.0	0.14	0.14	很暗
2	1.7	0.22	0.374	较暗
3	2.5			正常
4	3.0	0.32	0.96	较亮

（6）若将小灯泡换成阻值为 $5\Omega$的定值电阻，利用本实验器材还能完成下列哪个实验　       　（选填序号）。

$A$．探究电流与电阻的关系

$B$．探究电流与电压的关系

在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供的器材有：小灯泡（额定电压为 $2.5V$，正常发光时灯丝电阻约为 $9\Omega )$、电源（电压恒为 $6V)$、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。

（1）小杨同学检查器材完好后，按图1所示的电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应置于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。

（2）当闭合开关时，发现电流表指针偏转情况如图2所示，造成这种现象的原因是　　。

（3）小杨同学纠正了错误，正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，请分析出现这种现象的原因是　　。

（4）为测量小灯泡的额定功率，接下来的操作应该是调节滑动变阻器，　　，读出并记录电流表的示数。

（5）当电压表的示数如图3所示，电路中的电流为 $0.3A$时，则小灯泡的实际功率为　　 $W$。

如图是空调的三脚插头与三孔插座，请运用物理知识回答下列问题：

（1）三脚插头中较长的脚 $E$与空调的什么部位相连？

（2）针对日常生活中浪费电能的现象及用电习惯，说出两种节约电能的方法。

小明做“测量小灯泡的电阻”实验时，使用的小灯泡额定电压为 $2.5V$，电源电压为 $3V$．小明现已连接了部分电路，如图甲所示。

（1）在已连接的电路中，有一不当之处是　             　。

（2）请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整。

（3）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流大小为　　        $A$，小灯泡正常发光时的电阻为　           　 $\Omega$（电阻的计算结果保留一位小数）。

（4）小明的实验记录和有关计算如表所示。从表格设计看，小明计划把四次电阻的平均值作为小灯泡的电阻值，他认为这样可以减小误差，你认为小明的做法是　        　（选填“正确”或“错误”）的。从表中数据看，不同电压下小灯泡的电阻值不同，这是灯丝电阻受　        　影响导致的。

实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电阻 $R/\Omega$	电阻平均值 $\bar{R}/\Omega$
1	2.5
2	2.1	0.26	8.1
3	1.7	0.24	7.1
4	1.3	0.21	6.2

小军同学在“测定小灯泡电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材和电路，其中电源电压为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$（灯丝电阻约为 $12\Omega )$

（1）为了能够顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

$A$．“ $10\Omega 5A$”的滑动变阻器

$B$．“ $50\Omega 0.5A$”的滑动变阻器

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是　　。

（3）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图乙所示），分析图象可知：小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）完成上面实验后，小军同学又想测量额定电压为 $U_{额}$的小灯泡的额定功率，但发现电流表已经坏，于是他又找来了两个开关和一定值电阻，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压恒为 $U$，定值电阻的阻值为 $R_0$，请你完成下面实验步骤：

①　　（填写 $S$、 $S_1$、 $S_2$的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为　　；

②　　（填写 $S$、 $S_1$、 $S_2$的通断情况），保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表示数为 $U_1$；

③灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　。

小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。实验前，小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为 $1.0N$，每个钩码的重力为 $0.5N$，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数（见下表）

序号	1	2	3	4	5	6	7	8
动滑轮重 $G_0/N$	1.0	1.0	1.3	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
所挂钩码的重力 $G/N$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
弹簧测力计示数 $F/N$	0.8	1.2	1.3	1.6	1.8	2.2	2.3	2.7

（1）分析实验数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组　   　（选填“省力”或“不省力” $)$

（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数 $F$与被提升钩码重力 $G$以及动滑轮重力 $G_0$的关系为　　

（3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为 $50N$的物块从位置 $A$匀速直线拉到位置 $B$，请在图中画出最省力的绕线方法：物块移动的距离为　　 $\mathit{cm}$；若此时绳自由端所用拉力为 $10N$，物块受到的摩擦力为 $18N$，该滑轮组的机械效率为　　。