初中物理能量实验题

在探究“冰的熔化特点”的实验中，如图甲所示是某时刻温度计的示数，图乙所示是根据实验数据绘制的温度一时间关系图象，已知冰的质量为 $100g$。

（1）图甲所示温度计的示数是　        　 ${}^{°}\text{C}$。

（2）冰从开始熔化到完全熔化持续了　        　 $\mathit{min}$。

（3）物质在第 $5\mathit{min}$具有的内能比第 $7\mathit{min}$时的内能　           　。

（4）设相同时间内物质吸收的热量相同，则 $\mathit{BC}$阶段物质 共吸收了　      　 $J$的热量。 $[c_{冰}=2.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)]$

（5）在图乙所示中， $\mathit{AB}$段与 $\mathit{CD}$段的倾斜程度不同，这是因为　          　。

为了探究物体动能的大小与哪些因素有关，某同学设计了如图所示的实验。

（1）由图甲、乙所示实验可得出：物体的动能跟它的　    　和　      　有关。

（2）本实验采用的科学研究方法有：　                      　。（只填一种）

（3）图甲中质量为 $m$、 $2m$的小球分别推动同一木块在同一水平面上运动时，木块受到的摩擦力分别为 $f_1$、 $f_2$，则 $f_1$　     　 $f_2$（选填“大于”“小于”或“等于” $)$。

（4）图乙中的水平面如果绝对光滑并无限长，木块被撞击后在水平面上的运动情况是　       　。

用如图甲所示的实验装置来测量电阻 $R$的电阻值，请你完成下列各题。

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接成正确的测量电路。

（2）电路中的滑动变阻器对电路起保护作用，因此开关闭合前，其滑片应移到最　   　（选填“左”或“右”），实验过程中滑动变阻器还有另一作用，是　            　。

（3）如果电路中的电流表、电压表的示数如图乙所示，可知电流表的示数为　     　 $A$，电压表的示数为　     　 $V$，则被测量电阻 $R$的阻值为　      　 $\Omega$，电阻 $R$消耗的电功率是　     　 $W$。

在“探究串联电路电压的特点”活动中。

（1）如图所示，连接电路时，至少需要　　根导线；实验中应选择规格　　（相同 $/$不同）的小灯泡。

（2）在测 $L_1$两端电压时，闭合开关，发现电压表示数为零，原因可能是　　（填出一种即可）。

（3）小芳保持电压表的 $B$连接点不动，只断开 $A$连接点，并改接到 $C$连接点上，测量 $L_2$两端电压。她能否测出 $L_2$两端电压？　　，理由是　　。

（4）小明分别测出 $\mathit{AB}$、 $\mathit{BC}$、 $\mathit{AC}$间的电压并记录在如下表格中，分析实验数据得出结论：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小明的做法进行评价：　　，改进方法是　　。

$U_{\mathit{AB}}/V$	$U_{\mathit{BC}}/V$	$U_{\mathit{AC}}/V$
2.4	1.4	3.8

在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图 $a$、 $b$、 $c$所示，让质量为 $m$、 $2m$的两个小球分别从斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。

（1）小球动能是由　　（填某种能量）转化来的。

（2）实验中通过　　反映小球动能的大小。

（3）比较　　两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系。

（4）比较 $a$、 $b$两图进行的实验，可以得到小球的动能随质量增大而　　。

有人说，同一机械的机械效率是不变的。小华设计了“探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系”实验，来检验此说法是否正确。

（1）用笔画线代替绳子，在图甲中画出最省力的绳子绕法。

（2）如图乙所示，小华在实验中保持滑轮组不变，改变重物的质量，通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓缓上升，测得数据如下表 $(g$取 $10N/\mathit{kg}):$

序号	重物质量 $/\mathit{kg}$	重物上升距离 $/\mathit{cm}$	弹簧测力计示数 $/N$	绳端移动距离 $/\mathit{cm}$	机械效率
1	0.1	10	1.1	20	$45.5\%$
2	0.2	10	1.6	20	$---$
3	0.3	10	2.1	20	$71.4\%$

第2次实验中的机械效率是　　；根据表中数据可以得到，滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而　　。

在学习了并联电路特点和欧姆定律后，科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系，开展了以下探究。

$[$实验步骤 $]$

①设计电路，根据电路图连接实物；

②闭合开关，分别读出电压表和电流表的示数并记录；

③计算总电阻并填入表格；

④换用不同规格的电阻重复上述实验。

实验次数	电阻 $R_1/\Omega$	电阻 $R_2/\Omega$	电压 $U/V$	电流 $I/A$	总电阻 $R/\Omega$
1	10	30	3	0.4	7.5
2	30	30	3	0.2	15
3	30	15	3	0.3	10

请你在答题卷中用笔画线代替导线，将实物图连接完整。

$[$得出结论 $]$并联电路总电阻小于任何一个分电阻。

$[$思考讨论 $]$

①请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。　　。

②分析表中数据，若增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻将　　。

在研究"电流与电压的关系"时，小明连接了如图甲的电路，电源电压 $U$ 为3伏。

（1）闭合开关后，小明发现电流表指针如图乙，出现这种现象的原因是 　　。

（2）改正错误操作后，小明分别将电阻 $R_0$ 为5欧、10欧和20欧的定值电阻接入电路，测得电阻 $R_0$ 的电压 $U_0$ 和电流 $I_0$ 数据，如表一所示。小明想进一步研究"电阻 $R_0$ 的电流变化量大小△ $I_0$ 与电压变化量大小△ $U_0$ 的关系"，根据数据计算出部分电压变化量大小△ $U_0$ 和相应的电流变化量大小△ $I_0$ ，如表二所示，则表二中的 $a$ 为 　　。

表一

组别	第1组			第2组			第3组
$R_0$ （欧     $)$	5			10			20
$U_0$ （伏     $)$	1.0	2.2	2.5	1.2	1.8	2.4	1.6	2.4	2.8
$I_0$ （安     $)$	0.20	0.44	0.50	0.12	0.18	0.24	0.08	0.12	0.14

表二

组别	△     $U_0$ （伏     $)$	△     $I_0$ （安     $)$
第1组	1.5	$a$
第2组	0.6	0.06
第3组	0.8	0.04

（3）小明发现，滑动变阻器电压变化量大小△ $U_R$ 与电流变化量大小△ $I_R$ 的比值，总是等于定值电阻 $R_0$ 的阻值，请结合上表数据和所学电学知识解释此规律 　　。

在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？

（1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择 $A$方案而不能选择 $B$方案的原因是　　。

（2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。

	$10°$	$20°$	$30°$	$40°$	$50°$	$60°$
大钢球	2.67	2.67	2.67	2.75	2.88	2.97
小钢球	2.67	2.67	2.67	2.75	2.88	2.97
木球	2.67	2.67	2.67	2.67	2.74	2.89

分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是　　。

$A.15°$

$B.25°$

$C.35°$

$D.45°$

（3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是　　。

热机发明后，一直在持续的改进和发展中。

材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙），热效率为 $5\%~8\%$之间。

材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。

材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到 $14\%$。

（1）四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的　　冲程实现。

（2）德罗夏提到的内燃方式是基于　　的猜想；

（3）老师在重复演示“做功改变内能”实验（图丙）之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的　　（选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气” $)$冲程的原理相似。

为探究影响水果电池电压大小的因素，小科利用铜片、锌片作电极的水果电池（图甲）和电压传感器（精密电压测量仪）等器材进行实验。数据记录如下表：

实验组别	水果种类	电极插入深度 $/\mathit{cm}$	电极之间距离 $/\mathit{cm}$	测得电压 $/V$
1	哈密瓜	1.0	2.0	0.886
2	哈密瓜	1.0	4.0	0.885
3	哈密瓜	1.0	6.0	0.886
4	苹果	1.0	2.0	1.009
5	苹果	1.5	2.0	1.011
6	苹果	2.0	2.0	1.010

（1）为探究电极之间距离对水果电池电压大小的影响，应选用实验　　（填组别）进行对比。

（2）分析实验数据，可以得出的结论是　　。

（3）干电池与水果电池原理类似，其结构如图乙。若要改变一节干电池的电压，根据本实验的结论，你的做法是　　。

在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时，电源电压恒为 $3V$，滑动变阻器规格为“ $20\Omega 1.0A$”，还有多个阻值不小于 $5\Omega$的定值电阻可供选择。

（1）实验电路如图所示，小科检查电路时发现有一个元件连接错误（其它元件连接正确），该元件和错误分别是　　。

（2）改正错误后，正确操作，测得实验数据如下表所示。

实验次数	第一次	第二次	第三次
定值电阻 $/\Omega$	5	10	★
电流表示数 $/A$	0.40	0.20	0.10

表中“★“处所选用定值电阻的阻值是　　 $\Omega$。

（3）小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验，并将滑动变阻器的功率 $P_{变}$与其电阻值 $R_{变}$的关系绘制图象。该图象最接近于下列图象中的　　。

某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。

实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“ $3.8V$”的小灯泡、学生电源（电压恒为 $6V)$、电流表 $(0~0.6A,0~3A)$、电压表 $(0~3V,0~15V)$、滑动变阻器 $($ “ $20\Omega 1A$” $)$、开关各一只，导线若干。

（1）小金组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3.8伏时，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　　瓦。

（2）小丽组同学发现，实验桌上的电压表 $0~15V$的量程已损坏，其它器材完好。他们经讨论后认为，用该电压表 $0~3V$的量程，通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下：

步骤一：按图甲电路先将电压表 $(0~3V)$接在小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3伏。断开开关，拆下电压表；

步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在　　两端；

步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片向　　（填“左”或“右” $)$移动，直到电压表示数为　　伏，读出此时电流表的示数，算出小灯泡的额定电功率。

（3）反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。

在学习了并联电路特点和欧姆定律后，科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系，开展了以下探究。

$[$实验步骤 $]$

①设计电路，根据电路图连接实物；

②闭合开关，分别读出电压表和电流表的示数并记录；

③计算总电阻并填入表格；

④换用不同规格的电阻重复上述实验。

实验次数	电阻 $R_1/\Omega$	电阻 $R_2/\Omega$	电压 $U/V$	电流 $I/A$	总电阻 $R/\Omega$
1	10	30	3	0.4	7.5
2	30	30	3	0.2	15
3	30	15	3	0.3	10

请你在答题卷中用笔画线代替导线，将实物图连接完整。

$[$得出结论 $]$并联电路总电阻小于任何一个分电阻。

$[$思考讨论 $]$

①请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。　　。

②分析表中数据，若增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻将　　。

方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后，欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为 $9V$的电源、规格为“ $6V3.6W$”的小灯泡、规格为“ $2A10\Omega$”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数始终较大，无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下，设计了如图乙所示的电路图，继续实验。

（1）当使用图甲电路进行实验，滑动变阻器阻值调到最大时，电压表示数为4伏，此时电流表示数为　　。

（2）方方根据电路图乙，连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线，请你帮她在图中添上这根导线。

（3）方方按图乙正确连接后进行实验，采集数据，绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图，如图丁所示。

① $\mathit{AB}$段是直线，可得出的探究结论是：在电压较小时，　　。

② $\mathit{BC}$段明显发生弯曲，是因为　　。