初中物理能量实验题

用力将端面已锉平的两块铅柱紧压在一起，然后将它们悬挂起来，并在下方挂一重物，发现两铅柱不分开（如图甲）．对此现象，小金有疑惑：两铅柱不分开的原因是大气压力造成还是其他引力造成？于是小金将图甲所示的铅柱与重物固定在一个玻璃钟罩内（如图乙），逐渐抽出钟罩内的空气．

（1）在抽气的过程中钟罩内气体的压强　　（选填“逐渐变小”“一直不变”或“逐渐变大” $)$．

（2）如果在抽气的过程中，钟罩内两铅柱分开了，则　　（选填“能”或“不

能” $)$确定图甲所示的两铅柱间有其他引力存在．

（3）如果在抽成真空时，钟罩内两铅柱也不分开，则　　（选填“能”或“不能” $)$确定图甲所示的两铅柱间有其他引力存在．

小金用如图甲所示的电路来研究滑动变阻器消耗的电功率与变阻器接入电路电阻之间的关系。已知电源电压恒为 $3V$，定值电阻 $R_0$的阻值为 $3\Omega$，滑动变阻器 $R_1$上标有“ $2A5\Omega$”字样。实验数据如表所示。

实验次数	1	2	3	4	5	6
电流表示数 $/A$	0.38	0.43	0.50	0.60	0.75	①
电压表示数 $/V$	1.86	1.71	1.50	1.20	0.75	0.00
变阻器电功率 $/W$	0.71	0.74	0.75	0.72	0.56	0.00

（1）用笔画线代替导线，完成图乙的电路连接。

（2）表中第6次实验时，电流表示数如图丙所示，则表中数据①是　　。

（3）根据实验数据可知，此电路中，滑动变阻器消耗的电功率随着变阻器接入电路电阻的变化的规律是　　。

如图是一种可以自由飞行、悬停的无人相机。如表为该相机的部分参数，请回答下列问题：

质量	0.24千克	机翼外壳材料	碳纤维
额定功律	40瓦	额定电压	5伏

（1）已知该相机镜头的焦距为 $f$，在正常拍射时，镜头与被拍摄物体间的距离 $u$应满足　　（选填“ $u>2f$”、“ $f<u<2f$” $)$

（2）该相机在一定时间内升离了50米，计算该相机在此过程中克服自身重力做的功。

（3）计算该相机正常工作时的电流。

为探究“电流通过导体产热的多少与导体电阻的关系”，小柯用如图甲所示装置进行实验，图中两个 $250\mathit{mL}$的同规格烧瓶内装有等体积的煤油，瓶塞上各插一根同规格的玻璃管，瓶内连接的电阻丝的阻值分期为 $5\Omega$和 $10\Omega$。

【实验步骤】

①连接好电路，将滑动变阻器的滑片移至　　端（填字母），分别标记两烧瓶内玻璃管中液面的起始位置。②闭合开关，通电 $t0$时间后，分别标记此时两烧瓶内玻璃管内液面的位置。③比较发现 $10\Omega$电阻丝所在烧瓶内玻璃管中液面上升更高。

【推测结论】在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量　　。

【交流反思】

方案一：在前一次实验后，待玻璃管中的液面将回到起始高度后，按小柯的实验步骤②再次进行实验，比较两玻璃管内液面上升情况，得出结论。

方案二：用乙图所示装置替换甲图中对应装置（乙图中两个烧瓶规格相同，容积都为 $500\mathit{mL})$，按小柯的实验步骤①②进行实验，得出结论。

以上两种方案，你认为可行的有　　。

小柯用如图甲电路进行实验。

（1）请在图甲中导线 $\mathit{AB}$上用箭头标出通电后导线 $\mathit{AB}$中的电流方向。

（2）闭合开关后，电流表的示数如图乙，则通过灯泡 $L$的电流为　　安。

（3）图丙为通过电阻 $R$的电流与它两端电压的关系图，则 $R$的阻值为　　欧。

小科用如图甲所示的实验仪器探究“电流与电阻的关系”，滑动变阻器的规格为“ $10\Omega 1A$”， $\mathit{AB}$间接入的定值电阻的阻值为 $25\Omega$。

【实验步骤】

①连接电路：完成图甲中的连线，使滑动变阻器接入电路的阻值最大；

②闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数为 $3.0V$，读出电流表示数并记录，此时滑片 $P$在中点附近

③断开开关，在 $\mathit{AB}$间换接 $20\Omega$的定值电阻；

④闭合开关，读出电流表示数并记录；

⑤断开开关，在 $\mathit{AB}$间分别换接 $15\Omega$、 $10\Omega$和 $5\Omega$的定值电阻，依次重复步骤④。

【实验数据】

电阻 $R/\Omega$	25	20	15	10	5
电流 $I/A$	0.12	0.14	0.16	0.20	★

$\mathit{AB}$间接 $5\Omega$的定值电阻时，电流表示数如图乙所示，则表中“★”处的数值为　　。

【数据分析】小科找不出上述数据的定量关系。而其他同学都通过实验得出了“电压不变时，通过导体的电流与这段导体的电阻成反比”的正确结论。

【实验反思】

（1）小科得不到正确结论的原因是　　，需要重新实验。

（2）根据小科的实验数据，通过进一步分析计算可以发现，当 $\mathit{AB}$间的阻值变小时，电池组两端的电压将　　（填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

小科同学用如图甲电路测导体电阻 $R_x:$

（1）请用笔画线代替两根导线，将电路连接完整（导线不能交叉）；

（2）规范连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器进行多次测量，并记录数据如表，请根据图乙把表中所缺数据填写完整。

实验序号	电压 $/V$	电流 $/A$
1	1.5	0.16
2	2.0
3	2.5	0.24

（3）小科同学根据上表求出电压的平均值和电流的平均值，再运用欧姆定律求出电阻的平均值。请判断该方法是否可行，并说明理由。　　。

拓展性学习小组的同学合作进行探究“串联电路的电压特点”，设计了图Ⅰ电路，并连接了图Ⅱ电路。

（1）图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误，无法完成试验，连接错误的导线是 　 （填“ $a$”、“ $b$”或“ $c$” $)$。

（2）正确连接后，继续实验，根据测得的实验数据，绘制了如图Ⅲ所示的曲线图。

①图Ⅲ中甲、乙两条曲线是根据图Ⅰ电路测得的实验数据所绘制的曲线，其中与图Ⅰ电路中电压表 $V_1$对应的曲线是　　（填“甲”或“乙” $)$。

②已知电源电压恒为 $6V$，根据探究目的分析图Ⅲ中的曲线，得出的实验结论是　　。

（3）拓展探究：同学们根据串联电路的电压特点，重新设计如图Ⅳ电路（电源电压未知），利用电压表和定值电阻 $R_0$（已知阻值）测量未知定值电阻 $R_x$的阻值，闭合开关 $S$后，接下来的操作是　　（只需写出操作过程和测量的科学量，不需写出表达式）。

某兴趣小组为探究串联电路中总电阻与分电阻的关系，在拓展课中做了如下实验：

【实验步骤】

①按方案连接电路，闭合开关，用电流表测出电路中的电流，并记录；

②用电压表分别测出 $R_1$、 $R_2$两端电压以及 $R_1$和 $R_2$两端总电压，并记录；

请你用笔画线代替导线，将电流表接入如图电路中。

【数据处理】

①在数据处理时，有同学发现表中的一个数据有误，错误的数据是　　；

②重新测量，根据所测的数据计算 $R_1$、 $R_2$和 $R_{总}$的值。

记录表：

	电流 $/A$	电压 $/V$	电阻 $/\Omega$
$R_1$	0.2	2
$R_2$	0.2	5
$R_{总}$	0.2	3

【得出结论】串联电路的总电阻等于各分电阻之和。

【交流表达】科学研究有时需要等效替代的方法，如在某实验中需要用到 $35\Omega$的电阻，现有阻值为 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $50\Omega$的三个电阻，就可以选用其中的　　两个电阻串联替代。

电灯是一项伟大的发明，没有人能独享这份荣耀，它经历着如下的“进化史”；

1879年，托马斯 $·$爱迪生发明碳丝灯，通电后碳丝温度高达 ${2000}^{°}\text{C}$左右，进入白炽状态而发光，所以也称“白炽灯”。

1910年，美国通用电气实验室发现用钨丝制造的灯既便宜又明亮。

1934年，欧文 $·$米兰尔进一步改进，将灯丝烧成螺旋形，使发出的光更明亮。

20世纪30年代，人们研制出了荧光灯，利用发光气体发出的光使灯里的涂膜发亮。它比普通灯温度低并省电。

最近，人们还发明了大功率 $\mathit{LED}$灯，它更省电，寿命更长。

请回答：

（1）为了安全用电，控制灯的开关必须接在家庭电路的　　线上。

（2）如图，灯丝烧成螺旋形的原因是　　（选填“增加”或“减少” $)$散热。

（3）5瓦的 $\mathit{LED}$灯与100瓦的白炽灯正常发光时的亮度相当。若用1只5瓦的 $\mathit{LED}$灯代替100瓦的白炽灯使用4万小时，请通过计算说明选择哪种灯比较经济？

注：目前电费0.53元 $/$千瓦时，其他数据如表。

灯的种类	额定功率	使用寿命	市场价格
白炽灯	100瓦	1万小时	3元 $/$只
$\mathit{LED}$灯	5瓦	4万小时	20元 $/$只

小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：

（1）重为 $5N$的钩码挂在 $A$点时，人的拉力 $F$为 $4N$，钩码上升 $0.3m$时，动力作用点 $C$上升 $0.5m$，此时机械效率 ${\eta }_1$为多大？

（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到 $B$点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点 $C$仍然上升 $0.5m$。问：人的拉力 $F$与第一次相比　变小　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$。比较此时的机械效率 ${\eta }_2$与 ${\eta }_1$的大小并用学过的知识给以推导。

如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“ $6V6W$，线圈电阻 $2\Omega$”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过 $2A$，求：

（1）启动时，变阻箱 $R$的阻值至少多大？

（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱 $R$，使电动机进入正常工作状态，此时 $R$消耗的电功率为多大？

斜面在生活生产中常见，在物理实验中也常用，以下物理实验都用到了斜面。

（1）利用斜面测平均速度，如图甲所示。若让质量不同的小车从斜面顶端由静止开始滑下，则它们撞击金属片时的速度　　（填“相同”或“不同” $)$；若增大斜面坡度，小车从斜面顶端由静止开始滑下，则撞击金属片时的速度　　（填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

（2）利用斜面研究阻力对物体运动的影响，如图乙所示。小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，在毛巾、木板、平板玻璃等不同的表面上前进不同的距离后停止，此过程中小车克服阻力做功。假设在毛巾、木板、平板玻璃面上小车克服阻力做的功分别为 $W_1$、 $W_2$、 $W_3$，请，比较它们的大小： $W_1$　　 $W_2$　　 $W_3$．假设小车滑到绝对光滑的表面上，那么小车克服阻力做的功为　　，此时小车做　　运动。

（3）利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关，如图丙所示。让小车 $A$从斜面的某一高度由静止开始滑下，在水平面上碰到物体 $B$后，将 $B$推出一段距离。若 $B$被推得越远，说明小车 $A$具有的动能越　　，小车 $A$下滑时的高度越　　、重力势能越　　。

小红和小云各自做“测量电阻的阻值”实验，她们使用的实验器材完好无损，各自的读数也很准确，她们测量的三组数据分别记录在下表中。

表一（小红）
实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电阻 $R/\Omega$
1	1.5	0.46
2	2	0.4
3	2.5	0.36

表二（小云）
实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电阻 $R/\Omega$
1	1.5	0.32
2	2	0.4
3	2.5	0.52

老师看了这两个数据表后，指出其中一位同学的实验电路接错了。

（1）分析表一、表二可知，　　同学的电路接错了，理由是　　。

（2）请画出该同学的错误电路图。

（3）实验电路正确的同学测量的电阻平均值是　　 $\Omega$（精确到 $0.1\Omega )$。

物理学中，用磁感应强度（用字母 $B$表示）来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉（用字母 $T$表示），磁感应强度 $B$越大表示磁场越强； $B=0$表明没有磁场。有一种电阻，其阻值大小随周围磁感应强度的变化而变化，这种电阻叫磁敏电阻，为了探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有关，小超设计了如甲、乙两图所示的电路，图甲中电源电压恒为 $6V$， $R$为磁敏电阻，图乙中的电磁铁左端靠近且正对图甲中的磁敏电阻 $R_1$磁敏电阻 $R$的阻值随周围磁感应强度变化的关系图象如图丙所示。

（1）当图乙 $S_2$断开，图甲 $S_1$闭合时，磁敏电阻 $R$的阻值是　　 $\Omega$，电流表的示数为　　 $\mathit{mA}$。

（2）闭合 $S_1$和 $S_2$，图乙中滑动变阻器的滑片 $P$向右移动时，小超发现图甲中的电流表的示数逐渐减小，说明磁敏电阻 $R$的阻值变　　，电磁铁的磁感应强度变　　。

（3）闭合 $S_1$和 $S_2$，图乙中滑动变阻器的滑片 $P$保持不动，将磁敏电阻 $R$水平向左逐渐远离电磁铁时，小超将测出的磁敏电阻与电磁铁左端的距离 $L$、对应的电流表的示数 $I$及算出的磁感应强度 $B$同时记录在下表中，请计算当 $L=5\mathit{cm}$时，磁敏电阻 $R$所在位置的磁感应强度 $B=$　　 $T$。

$L/\mathit{cm}$	1	2	3	4	5	6
$I/\mathit{mA}$	10	12	15	20	30	46
$B/T$	0.68	0.65	0.60	0.51		0.20

（4）综合以上实验可以看出：电磁铁磁感应强度随通过电流的增大而　　；离电磁铁越远，磁感应强度越　　。