初中物理能量实验题

小洋和同学们通过暑期的勤工俭学为残疾人老王买了一辆电动轮椅。为了帮助老王正确使用，小洋研究了说明书，电动轮椅的原理简图如图所示。他了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关 $S$以及滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$．前推操纵杆时轮椅慢慢前进，继续前推操纵杆时轮椅快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压 $U=24V$（保持不变）， $R_2$为定值电阻。

（1）原理图中双刀双掷开关 $S$中间的连接物（深色部分）为　　（选填“导体”或“绝缘体” $)$；

（2）从原理图和以上描述可知，当开关接到　　、　　两个接线柱时，轮椅前进。若轮椅以 $3m/s$的速度匀速前进了 $8s$，此过程中轮椅受到的平均阻力为 $5N$，电池的输出功率为 $25W$，求此过程中轮椅工作的效率；

（3）当轮椅后退时电动机的功率是 $7W$，此时电流表示数为 $0.5A$，求 $R_2$的阻值。

在探究“电流与电阻关系”的实验中，为同学们提供了以下实验器材：

电源一个（电压 $6V)$

定值电阻 $R_1=10\Omega$、 $R_2=20\Omega$、 $R_3=30\Omega$

滑动变阻器 $A(0~20\Omega 1A)$

滑动变阻器 $B(0~50\Omega 1A)$

电流表、电压表各1只，

开关1个、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线将电路补充完整。

（2）某同学将 $R_1$接入电路后闭合开关，调节滑片 $P$使电压表示数为 $3V$，并记下此时电流表的示数；

（3）断开开关，更换电阻，先后将 $R_2$、 $R_3$接入电路进行实验，应选用的滑动变阻器是　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$；当用 $R_3$替换 $R_2$后，滑动变阻器的滑片 $P$应向　　端滑动（选填“ $a$”或“ $b$” $)$。

（4）实验数据如下表所示

电阻 $R/\Omega$	10	20	30
电流 $I/A$	0.30	0.15	0.10

根据表中数据可得出的实验结论为：　　。

你是如何从表中数据得出上述结论的？　　。

某班同学分成两个小组做了以下不同的实验：

（1）第一小组观察小灯泡的亮度与实际功率的关系，小灯泡的额定电压为 $2.5V$实物电略连接如图所示。

①开关闭合后，会发现　　（选填“电压表”或“电流表” $)$的指针反偏；

②将错误连接改正后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 $0.2V$时，发现灯泡不亮，你认为其原因是　　（填写选项前的字母序号）

$A$：小灯泡断路 $B$：小灯泡的实际功率太小

③继续调节滑动变阻器，使电压表的示数为 $2.5V$，灯泡正常发光，电流表的示数为 $0.30A$；再调节滑动变阻器使电压表的示数达到 $3.0V$，灯泡强烈发光，此时灯泡的实际功率　　（选填“小于”或“等于”或“大于” $)1.08W$。

（2）第二小组测量额定电压为 $3.8V$的小灯泡的额定功率，采用如甲所示的电路图，其中电源电为 $4.5V$， $R=10\Omega$。

①闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为　　 $A$，灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，则此时通过灯泡的电流为　　 $A$；

③灯泡的额定功率为　　 $W$。

如图，是“比较水和食用油的吸热能力”的实验装置。图中相同的烧杯所装水和食用油的体积　　（选填“相同”或“不同” $)$，用规格相同的电加热器使水和食用油在相同的时间内吸收相同的热量，观察和比较它们升高的温度，实验结果表明，质量相等的水和食用油，升高相同的温度时，　　不同，我们引入一个物理量　　来反映物质的这种吸热能力。在电加热过程中，电能转化为　　。

小明同学用如图甲所示的实验电路来测定“小灯泡的额定电功率”，所用电源电压为 $6V$，小灯泡额定电压为 $2.5V$，电阻约为 $10\Omega$左右。

（1）甲图是小明同学连接的错误电路，在应改动的一根导线上打“ $\times$”，并用笔画线代替导线画出正确的接法

（2）正确连线后，闭合开关，小灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，他接下来的操作是　　。

（3）故障排除后，开始进行实验。逐步移动滑动变阻器滑片，看到如图乙所示的电压表示数，为使灯泡正常发光，应向　　（选填“左”或“右” $)$端移动滑片：最后小明根据测量数据绘制了灯泡的 $I-U$图象，如图丙所示。则灯泡的额定电功率为　　。

（4）他又找来了3个阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻替换小灯泡，来探究通过导体的电流与电阻的关系。实验中，控制电阻两端的电压为 $2V$不变，为了完成实验，他选用的滑动变阻器的阻值至少为　　 $\Omega$。

如图甲所示是测量未知电阻 $R_x$的实验电路，电源两端电压不变，定值电阻 $R_0=30\Omega$。

请补充完成主要实验步骤，并进行数据处理。

（1）实验步骤

①只闭合开关 $S$、 $S_1$，读出并记录电流表示数 $I_1$。

②　    　读出并记录电流表示数 $I_2$（如图乙所示）。

③计算 $R_x$的阻值。

（2）数据记录与处理（请你补充完整表中①②位置的数据）

实验数据记录表（定值电阻 $R_0=30\Omega )$

$I_1/A$	$I_2/A$	$R_x/\Omega$
0.2	①	②

热敏电阻用来测量温度的变化，灵敏度较高。某实验小组利用热敏电阻将一电流表改装为温度计，实验电路如图所示。实验室提供的实验器材有：电流表（量程为 $0.6A)$，学生电源输出电压恒为 $24V)$，滑动变阻器 $R_1$（最大阻值为 $10\Omega )$，滑动变阻器 $R_2$（最大阻值为 $50\Omega )$，单刀双掷开关，用防水绝缘材料包裹的热敏电阻 $R_T$，导线若干。已知该热敏电阻的阻值与摄氏温度 $t$的关系为 $R_T=2t-10\left(\Omega \right)$，实验步骤如下：

$a$．按照电路图连接好实验器材；

$b$．为不烧坏电流表，将滑动变阻器的滑片 $P$调节到 $a$端；然后将单刀双掷开关掷于 $c$端，调节滑片 $P$，使电流表指针指在满刻线位置，并在以后的操作中使滑片 $P$位置不变；

$c$．将单刀双掷开关掷于 $d$端，根据热敏电阻的阻值随温度变化的关系，计算出电流表刻度盘各个电流值对应的温度值，重新标注刻度盘，改装成温度计；

$d$．在容器中倒入适量的热水，随着热水温度的下降，读出对应的温度值。

（1）根据实验要求，电路中的滑动变阻器应选　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$。

（2）该温度计能够测量的温度不能低于　　 ${}^{°}\text{C}$；当电流表示数为 $0.24A$时，对应的温度值为　　 ${}^{°}\text{C}$；热水温度 $t$与电流 $I$之间的函数关系式为 $t=$　　 ${}^{°}\text{C}$。

（3）改装后的刻度盘的特点是低温刻度在刻度盘的　　（选填“左”或“右” $)$侧。

某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是 $2.5V$。

（1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“ $\times$”，并补画出正确的那根导线。

（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是　 　（填“电流表”、“滑动变阻器”或“小灯泡” $)$断路。

（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。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　　 $W$，此时小灯泡的电阻是　　（结果保留两位小数） $\Omega$。

（4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是△ $R_1$，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是△ $R_2$，则△ $R_1$和△ $R_2$大小关系正确的是　　（填字母标号）。

$A$．△ $R_1>$△ $R_2$      $B$．△ $R_1=$△ $R_2$     $C$．△ $R_1<$△ $R_2$        $D$．无法比较

利用如图所示的器材探究：流经小灯泡的电流 $I$与小灯泡两端电压 $U$之间对应关系规律（小灯泡的额定电压为 $2.5V$，阻值在 $5\Omega$至 $10\Omega$之间）。

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；

（2）将该实物图对应的电路图画在虚线框内；

（3）实验中记录了流过该小灯泡的电流与灯泡两端电压（包括略高于额定电压）对应数据（见下表）

实验次数	1	2	3	4	5
$U/V$	1.0	1.6	2.0	2.4	2.8
$I/A$	0.20	0.25	0.27	0.28	0.29

请在给定的 $U-I$坐标系中描画出该5组数据对应的坐标点并根据这些点的分布特点画出这个小灯泡的 $U-I$图线。形成这种图线特征的原因是　　。

物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量：滑轮组下方所挂重物重力为 $G$，重物被匀速提升的高度为 $H$，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为 $F$，该自由端移动的距离为 $h$；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。

实验次数	1	2	3
$G/N$	5.0	8.0	11.0
$F/N$	2.0	3.0	4.1
$H/\mathit{cm}$	10.0	15.0	20.0
$h/\mathit{cm}$	30.1	45.1	60.2

假设你是乙组成员请判断：动滑轮实际被使用的个数是　　（选填“一个”或“两个” $)$；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为　　（选填“ $1N$”、“ $2N$”或“ $3N$” $)$；当提升重物重力为 $G=4.0N$时，该滑轮组的机械效率最接近　　（选填“ $80\%$”、“ $33\%$”或“ $25\%$” $)$；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因：　　。

在探究液体的沸腾实验中，某实验小组用相同的加热器对初温相同的甲 $(100g$水）、乙 $(200g$水）、丙 $(100g$煤油）三杯液体进行加热（三只杯子均相同），直至沸腾。根据实验数据绘制了它们的温度随时间变化图象（如图） $:$

（1）由图象可知，液体的沸点与质量　　（选填“有关”或“无关” $)$；

（2）加热初期，相同时间内，甲、乙两杯液体温度升高不同是因为它们的　　不同，甲、丙两杯液体温度升高不同是因为它们的　　不同。

小红在测量小灯泡的电功率实验中，选用的小灯泡标有“ $2.5V$”字样。

（1）在图甲电路中用笔画线代替导线，请你帮忙将电路连接完整；

（2）连接电路时，开关应处于　　状态；

（3）实验过程中电压表示数为 $2V$，为测定小灯泡的额定功率，小红应将变阻器滑片向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，同时注意观察电压表的示数变化，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$；

（4）小红还设计出了只有电流表没有电压表时测量小灯泡电功率的方法，其电路图（如图丙所示），已知 $R_0=5\Omega$，此方案最关键的一步是必须调节变阻器滑片，使电流表 $A_2$的示数为　　 $A$时，再读出电流表 $A_1$的示数，才能算出小灯泡的额定功率。

在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压 $6V$恒定不变，小灯泡的额定电压为 $2.5V$（电阻约为 $8\Omega )$。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整（要求滑片向左移动时灯泡变亮）。

（2）闭合开关前，应将滑片移到　 端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（3）闭合开关，发现灯泡不亮，移动滑片灯泡仍不亮。突然小芳的文具盒掉到桌上，灯泡亮了。小芳敲了几下桌子，灯泡又熄灭了。出现这种故障的原因是　　。

$A$．开关短路

$B$．灯泡短路

$C$．电压表断路

$D$．灯泡接触不良

（4）排除故障，再次闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为　　 $V$时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）现有规格为“ $10\Omega 2A$”、“ $20\Omega 1A$”和“ $50\Omega 0.2A$”的甲、乙、丙三个滑动变阻器，为了实验的顺利进行，小明应在其中选择　　接入电路。

（6）小芳利用图甲装置　　（选填“能”或“不能“ $)$做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系”的实验。

小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。

（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上　　拉动弹簧测力计，使钩码从 $A$处升高到 $A\text{'}$处。由图可知拉力为　　 $N$，钩码上升的高度为　　 $\mathit{cm}$。

（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。

实验次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升高度 $h/m$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.02		0.04	$83\%$
2	4.0	0.03	2.2	0.06

①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。

②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是　　 $N$（结果精确到 $0.1N)$；第二次实验时滑轮组的机械效率是　　（结果精确到 $1\%)$。

③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越　　（选填“高”或“低” $)$。

小丽同学在探究“弹簧弹力大小与形变量关系”时，发现同一根弹簧的弹力大小 $F$与形变量△ $x$的比值 $k$恒定。现小丽有两根原长相等的弹簧1和2，已知 $k_1:k_2=1:2$，当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧1和2伸长量分别为△ $x_1$和△ $x_2$，则△ $x_1$：△ $x_2=$　　。小丽通过查阅资料知道弹簧的弹性势能 $E_p=\frac{1}{2}k$△ $x^2$，此时弹簧1和2弹性势能分别为 $E_{p1}$和 $E_{p2}$，则 $E_{p1}:E_{p2}=$　　。小丽将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时如图甲，两弹簧弹性势能之和为 $E_{\mathit{p甲}}$．将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时如图乙两弹簧弹性势能之和 $E_{\mathit{p乙}}$，则 $E_{\mathit{p甲}}:E_{\mathit{p乙}}=$　　。（已知如图甲情况下悬挂重物时弹簧1和2伸长量相同，整个实验中弹簧所受重力不计，且均处于弹性限度范围内。 $)$