初中物理能量实验题

小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。

猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关

猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关

猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关

为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的 $A$、 $B$、 $C$、 $D$四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中 $D$球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。

实验数据如下表：

实验序号	铅球代号	铅球质量 $/g$	下落高度 $/m$	陷入沙中的深度 $/m$
①	$A$	200	0.5	0.1
②	$B$	400	0.5	0.25
③	$C$	200	1	0.2
④	$D$	200	1	0.2

（1）本实验中，采用的研究问题的方法是　         　。（写出一种方法即可）

（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过　        　来反映的。

（3）为验证猜想二，应比较　     　（填实验序号），得到的结论是：当物体质量相同时，　      　。

（4）比较③④，得到的结论是　         　。

（5）经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能 $\left(E_p\right)$的表达式“ $E_p=\mathit{mgh}$”，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能，其中 $B$球的动能为　      　 $J$．（忽略空气阻力， $g=10N/\mathit{kg})$

在测标有“ $2.5V$”、正常发光时电阻约为 $8\Omega$的小灯泡功率的实验中：

（1）如图甲所示，某同学连接的电路有一处错误，请帮他指出来：　                   　。

（2）这位同学把错误改正后，闭合开关，发现电流表、电压表都有示数，但却观察不到小灯泡发光，则可能的原因是　        　（填选项序号）。

$A$．小灯泡断路

$B$．小灯泡短路

$C$．变阻器最大阻值较大

$D$．变阻器最大阻值较小

（3）某一时刻，电流表、电压表示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为　        　 $W$。

（4）本实验中，不能完成的任务是　          　（填选项序号）。

$A$．测量小灯泡电阻

$B$．探究小灯泡亮度与实际功率的关系

$C$．探究小灯泡功率与电压的关系

$D$．探究感应电流产生的条件。

利用如图所示电路，研究家庭电路中保险丝的“保险”作用：移动滑动变阻器滑片，使电路中电流增大到一定程度时，保险丝会熔断，切断电路。保险丝熔断过程中，电能转化为　    　能。

我们知道，动能的大小与物体的质量、速度有关。那么，哪个因素对动能的影响更大呢？对表中数据进行分析，能初步得出：　        　对动能的影响更大。

物体	动能
抛出去的篮球	约 $30J$
行走的牛	约 $60J$
百米冲刺时的运动员	约 $4000J$

某实验小组设计了图甲所示的电路，测量一个阻值约为 $100\Omega$的电阻 $R_x$的阻值，实验室中提供的器材有：两节完全相同的旧干电池，两个开关 $S_1$、 $S_2$，导线若干。另外还有可供选择的器材：

$A$．电压表 $V_1$（量程 $0~3V)B$．电压表 $V_2$（量程 $0~15V)$

$C$．定值电阻 $R_1$（阻值 $5\Omega )D$．定值电阻 $R_2$（阻值 $160\Omega )$

（1）为了准确测出 $R_x$的阻值，实验时，在图甲中的电压表应选用　        　，定值电阻 $R$应选用　       　。（均填字母序号）

（2）将实验器材按照电路图连接好电路，先闭合　       　，电压表示数如图乙所示，是　        　 $V$，再闭合　         　，电压表的示数为 $2.8V$。

（3）根据实验的数据，可计算出 $R_x=$　         　 $\Omega$

（4）实验中使用的干电池每节电压是　         　 $V$。

物理兴趣小组用如图所示的实验装置测量某品牌食用油的比热容。将初温都是 ${26}^{°}\text{C}$的水和食用油分别加入到两个完全相同的烧杯里，用相同的酒精灯同时对它们加热。

（1）在烧杯中加入水和食用油时，除了要控制他们的初温相同外，还要控制它们的　 　相同。

（2）实验中搅拌器的作用是　     　。

（3）加热一段时间后，温度计显示水和食用油的温度分别为 ${36}^{°}\text{C}$和 ${46}^{°}\text{C}$，该食用油的比热容 $c_{油}=$　      　 $J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$

在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为 $2.5V$，正常发光时的电阻为 $10\Omega$，有两个规格为“ $10\Omega 1A$”、“ $50\Omega 2A$”的滑动变阻器，电源电压为 $6V$．

（1）本实验中应选择规格为　          　的滑动变阻器。

（2）将图甲中的实物电路连接完整，并在图乙的线框内画出电路图。

（3）移动滑动变阻器的滑片 $P$在某一位置时电流表示数如图丙所示为　      　 $A$，此时小灯泡的电功率　        　（选填“大于”或“小于”）额定功率。

（4）用图甲所示的实验电路也可以测量电阻，若考虑电压表的分流作用，那么测量值要比真实值　        　（选填“大”或“小”）

某同学在做“探究不同物质的吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给甲、乙两种液体加热，得到的实验数据如下表：

物质	次数	质量 $m/\mathit{kg}$	升高温度△ $t{/}^{°}\text{C}$	加热的时间 $t/\mathit{min}$
甲	1	0.1	10	2
	2	0.2	10	4
乙	3	0.1	10	1
	4	0.2	10	2

（1）实验中记录加热时间的目的是　                                 　

（2）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出同种物质升高相同的温度时，吸收的热量的多少物质的　        　有关。

（3）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出质量相等的不同物质，升高相同的温度时，吸收的热量　        　（选填“相同”或“不同”）

（4）分析第1、4次实验数据可以发现加热时间相同，单位质量的不同物质升高的温度　      　（选填“相同”或“不同”）。

（5）由上述分析可以得出　        　（选填“甲”或“乙”）物质的吸热能力强。

（6）该实验采用的物理学研究方法是　       　和　         　。

在伏安法“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为 $6V$，小灯泡额定电压为 $2.5V$（灯丝电阻约为 $12\Omega$）。

（1）连接电路时，开关应断开，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到　       　端（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（2）闭合开关，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，则故障原因可能是　         　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向　        　移动（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（4）小灯泡的电流随它两端电压变化关系如图丙，分析图象可知：

①小灯泡额定功率是　      　 $W$。

②小灯泡灯丝电阻是变化的。灯丝电阻变化的原因是　      　。

小明和小华分别利用图甲所示的相同装置探究水沸腾时温度变化的特点，当水温到 ${90}^{°}\text{C}$后，每隔 $0.5\mathit{min}$记录一次温度并绘制出了如图乙所示的水温与时间关系的图象。

（1）小明实验中发现烧杯中水沸腾后温度计示数稳定不再上升。由此得出的结论是：水在沸腾过程中虽然继续吸热，但　         　。

（2）分析图乙可知，小华将水加热至沸腾的时间明显较长，最有可能的原因是　     　。

（3）小华使用酒精灯加热过程中消耗了 $10g$酒精，则 $10g$酒精完全燃烧时放出的热量是　    　 $J$．（酒精的热值是 $3.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（4）小华改进实验不足并收集多组数据是为了　       　（选填“ $A$”或“ $B$”）。

$A$．减少实验误差 $B$．寻找普遍的规律。

作为电路中极其重要的元件之一，电源本身也有电阻，如干电池，我们可以把它看成由一个电压为 $U$的理想电源与一个阻值为 $r$的电阻串联而成，如图甲所示，为了测量 $U$和 $r$，某同学设计了如图乙所示电路，已知 $R_1=7\Omega$， $R_2=4.5\Omega$，当闭合开关 $S$， $S_1$时，电压表读数为 $1.40V$，当闭合开关 $S$， $S_2$时，电压表读数为 $1.35V$，则理想电源电压 $U=$　     　，电池内阻 $r=$　       　，多次测量往往能减少误差，该同学把电阻换成电阻箱，变换阻值，测出了多组电阻值（用 $R$表示）与相对应的电压表示数（用 $U\text{'}$表示），然后他做出了 $\frac{1}{U\text{'}}$与 $\frac{1}{R}$的关系图象如图丙所示，这条直线与纵轴的交点越向上远离坐标原点，说明电源电压 $U$　       　（选填“越大”、“越小”或“不变”）。

如图1是小张同学在“测量小灯泡的电功率实验中连接的电路，小灯泡的额定电压为 $3.8V$，电源电压为 $6V$。

（1）同组同学发现电路（如图1）未连接完整，请用笔画线代替导线，将图中电路连接完整。

（2）电路连接正确后，他们进行实验。若电压表的示数为 $3V$，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向　     　移动（填“ $A$”或“ $B$”），当小灯泡正常发光时，此时电流表的指针位置如图2所示，则小灯泡的额定功率为　         　 $W$。

（3）若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断，则电压表示数将　          　。

（4）假设电压表的 $0-15V$量程已损坏，只有 $0-3V$量程能正常使用，若利用现有器材测量小灯泡的额定功率，请在图3虚线框内画出你设计的电路图。

（5）若将此实验中的小灯泡换成定值电阻，还可探究　         　。（写出一个即可）

如图1所示，研究并联电路中干路电流与各支路电流的关系。

（1）以笔画线代替导线，如图1，按电路甲把实物图乙连接起来。（导线不许交叉）。

（2）连完电路后，闭合开关，三个电流表的示数如图2所示，则 $A_1$的示数 $I_1$是　   　 $A$． $A_2$的示数 $I_2$是　    　 $A$， $A_3$的示数 $I$是　    　 $A$。

（3）由上述三个电流的数值，可近似得出电流关系式为：　　      。

（1）如图1所示，人提着滑板在路上行走，手对滑板的力是向　     　的，滑板只在　     　上移动，人提滑板的力没做功。

（2）如图2所示，在倒置的漏斗里放个乒乓球，用手指托住乒乓球，然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开，乒乓球　     　（填“会“或“不会）立即下落，这是由于乒乓球下方空气流速小于上方，乒乓球下方压强　      　（填“大于”“小于”或“等于”）上方的缘故。

如图甲所示是“测量小灯泡电功率”的实验电路。电源电压恒为 $6V$，小灯泡的额定电压 $2.5V$，正常工作时的电阻约为 $10\Omega$，滑动变阻器有 $A$规格“ $10\Omega 2A$”、 $B$规格“ $50\Omega 1A$”可选。

（1）该实验应选择　           　规格的滑动变阻器。

（2）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整。

（3）连接好电路，闭合开关，小灯泡发光，但电压表示数为0，经检查，图中 $a$、 $b$、 $c$、 $d$四根导线有一根断了，则该导线是　            　。

（4）排除故障后，闭合开关，当变阻器滑片 $P$移到某一位置时，电压表的示数如图乙所示，要测小灯泡的额定功率，应将滑片 $P$向　     　端移动，使电压表示数为　     　 $V$．当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　      　 $W$。