初中物理能量实验题

科学兴趣小组的同学利用学过的知识，测量定值电阻 $R_x$的阻值。

（1）同学们利用电路甲测量 $R_x$的阻值，测量数据和结果如下表一：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	2.30	870
2	2.5	2.90	862
3	4.0	4.70	851

根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是　。

（2）同学们发现该电阻的标定阻值为1000欧，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他们查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻，只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响。然后，同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示：

电压表：量程 $0~6$伏，内阻6000欧

电流表：量程 $0~10$毫安，内阻40欧

根据这些信息，可判断甲电路中由于　　 $($ “电流表”或“电压表” $)$内阻的影响，使测量结果产生较大偏差。

（3）小组同学经过思考，改成电路乙进行实验，测量数据和结果如下表：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	1.92	1042
2	2.5	2.45	1020
3	4.0	3.75	1067

比较两次测量结果，同学们做出了以下分析，你认为正确的是　　。

$A$．测量该定值电阻选择电路乙更合适

$B$．用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小

$C$．选择合适的电路，测得的电阻值偏差会减小，更接近真实值

（4）拓展应用根据以上的探究，如果需要测量阻值约20欧的小阻值电阻时，选用了合适量程的电压表和电流表后，为了使测量结果更精确，应选择甲和乙中的哪一电路？并说明理由。　　

小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表，并设计了如图所示电路，在 $M$、 $N$中可接待测电阻。已知电流表量程为 $0~0.6$安，电源电压为12伏，请回答：

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应处于　　（选填“ $A$端”或“ $B$端” $)$

（2）先将 $M$， $N$直接用导线连接，并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏，电流表0.6安的刻度上标定的电阻值为　　欧，此时滑动变阻器的阻值为　　欧。若在 $M$、 $N$间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻，电流表示数为　　安。

（3）电流表0.2安刻度处，标定的电阻值为　　欧。

（4）改装后可直接测电阻的表，其表盘刻度　　（选填“均匀”或“不均匀” $)$，理由是　　。

小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验：

（1）小明选择了如下器材：电源（电压恒为 $4.5V)$、滑动变阻器“ $20\Omega 2A$“、电流表、电压表、开关、定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的各一个）、导线若干。

①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应　       　；

②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接；

③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于　      　（选填“ $A$”或“ $B$“） 端；闭合开关后，发现电流表有示数，电压表示数为零。经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是　      　。

④排除故障后，小明先将 $5\Omega$电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为 $2V$，再将 $5\Omega$电阻换成 $10\Omega$电阻后，小明接下来的操作是　        　；当把 $10\Omega$的电阻换成 $20\Omega$的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明　        　。

⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　          　比。

（2）上述实验结束后，小明和同学们想要测量额定电流为 $0.3A$小灯泡的额定功率，却发现电压表已经损坏，

于是他们利用“ $20\Omega 2A$”的滑动变阻器以及原有器材，又设计了如图乙所示电路，测量过程如下：

①　         　（填开关通断情况），移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为 $0.3A$时，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器的滑片位置不动，　        　（填开关通断情况），记下电流表的示数为 $0.3A$；

③则小灯泡的额定电功率为　      　 $W$。

小久利用电压恒为 $6V$的电源，额定电压为 $3.8V$的小灯泡， $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$、 $50\Omega$的定值电阻，铭牌上标有“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。

（1）探究电流与电阻关系。

①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最　    　（填“左”或“右”）端。他将 $10\Omega$的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为 $4V$读出电流表示数。保持滑动变阻器的滑片位置不变，把 $10\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向　    　（填“左”或“右”）端移动。

②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为 $4V$，最多可以完成　　次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成　   　。

（2）测量小灯泡额定功率。

①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为　   　 $V$。

②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“ $\times$”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为　     　 $A$，小灯泡的额定功率为　     　 $W$。

（3）小久找来额定电压为 $2.5V$的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为 $6V$的电源和“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为 $2.5V$小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：

①闭合开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　     　 $V$时，小灯泡正常发光。

②闭合开关 $S$、 $S_1$，断开 $S_2$，保持滑片位置不变，读出电压表示数为 $2.5V$。

③　      　（填所有开关的闭合或断开状态），读出电压表的示数为 $5V$。

④小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$．

在“探究电流与电压的关系”的实验中，小明设计了如图甲所示的电路图。

（1）小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。①在连接实验电路时，开关应　        　；

②实验过程中，小明调节滑动变阻器使电压表的示数为 $1V$，记录此时电流表的示数；接着他向　       　（选填“ $A$”或“ $B$”）端移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数增大为 $2V$，记录此时电流表的示数；继续移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $3V$，记录此时电流表的示数。小明分析所测数据，得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比：

③此实验中多次测量的目的与下面的　      　（选填“ $A$”或“ $B$”）实验中多次测量的目的相同。

$A$．探究串联电路的电压规律

$B$．测量定值电阻的阻值

（2）如图乙所示，小明将定值电阻换成额定电压为 $2.5V$的小灯泡，探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。

①小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发光，但是电压表的示数始终为 $0V$．经检查后发现是电路中一根导线断路，则发生断路的导线是 $a$、 $b$、 $c$、 $d$中的　 　（填字母）；

②更换导线后，小明完成了三次实验测量，并把数据填写在表格中。其中第一次测量时，电流表的示数如图丙所示，此时的电流为　        　 $A$；

次数	电压 $U/V$	电流 $I/A$
1	1.5
2	2.0	0.28
3	2.5	0.30

③又进行了几次实验后，小明根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的 $I-U$图象应与图丁中图象　          　（选填“ $a$”或“ $b$” $)$相似。

在实验课上，为比较不同物质吸热的情况，各实验小组用如图所示的实验装置完成实验。（实验过程中水和食用油的温度均未达到沸点）

（1）小明设计的实验表格如下，在表格中横线处补全缺少的项目。

物质	质量 $/\mathit{kg}$	初始温度 ${/}^{°}\text{C}$		升高的温度 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$
水
食用油

（2）为了测量水和食用油的质量，小明先将天平放在　      　桌面上，再用调好的天平测出质量相等的水和食用油。

（3）在实验中，小明选用了相同的电加热器。加热时间越长，物质吸收的热量越　     　。

（4）小明通过实验发现在加热时间相同时，食用油的温度变化较大。根据这个现象可知：水和食用油相比较，　        　的吸热能力强。

（5）小明看到另一组同学在加热时间相同时，质量相等的水和食用油相比，水温始终比油温升得快。由此可判断出，放入水中的电加热器实际功率　        　（选填“大”或“小”）。

小明用图甲所示的电路测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的额定功率。

（1）请你用笔画线代替导线，帮小明把图甲电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。

（2）正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数约等于电源电压，则故障原因可能是　         　。

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $2.5V$．此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流是　           　 $A$，小灯泡的额定功率是　            　 $W$。

（4）完成实验后，小明又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就测量出额定电压为 $U_{额}$的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 $U$，定值电阻的阻值为 $R_0$．请将实验步骤补充完整。

①　        　（填三个开关闭合与断开情况），调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　         　，小灯泡正常发光。

②保持滑动变阻器滑片位置不动，　          　（填三个开关闭合与断开情况），记录电压表示数为 $U_{滑}$。

③小灯泡额定功率的表达式 $P_{额}=$　        　（用已知量和所测物理量符号表示）。

聪聪在实验室中找到学生电源、四个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega )$、“ $25\Omega 1A$”的滑动变阻器 $R_1$、最大阻值未知的滑动变阻器 $R_2$、电流表、电压表、开关及导线若千。完成了下列电学实验。

（一）探究“电流与电阻的关系”。

（1）如图甲是聪聪连接的电路，还有一根导线没有接上，请你用笔画线代替导线将电路连接完整，并保证连接这根导线后滑动变阻器的滑片位于阻值最大处。

（2）正确连接后，闭合开关，聪聪发现电流表无示数，电压表示数较大，可能是定值电阻发生了　       　（填“短路”或“断路”）。

（3）实验中保持电压表的示数为 $2V$不变，为保证四个定值电阻单独接入电路都能成实验，电源的电压值不应超过　      　 $V$。

（4）正确完成四次实验后，可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成　        　。

（5）聪聪又在实验室中找到一个标有“ $0.3A$”字样的灯泡，他想用这个灯泡探究“电流与电压的关系”，老师告诉他不可以，原因是　       　。

（二）测量滑动变阻器 $R_2$的最大阻值。

（1）聪聪连接了如图乙所示的电路，将滑动变阻器 $R_2$的滑片调至最右端。闭合开关，适当调节 $R_1$的阻值，电流表和电压表的示数如图丙所示，电流表的示数为　      　 $A$， $R_2$的最大阻值为　      　 $\Omega$。

（2）实验中至少需要测量三组数据，目的是　      　（填“寻找普遍规律”或“减小误差”）。

（三）聪聪又找来最大阻值为 $30\Omega$的滑动变阻器 $R_3$和最大阻值为 $20\Omega$的滑动变阻器 $R_4$，利用学生电源（电压调为 $12V$不变），设计了如图丁所示电路，测量标有 $0.3A$”字样灯泡的额定功率，请将他的实验过程补充完整：

（1）只闭合开关 $S$、 $S_2$，将滑动变阻器　    　的滑片调到阻值最大处，移动另一个滑动变阻器的滑片直至电压表的示数为　      　 $V$，此时灯泡正常发光。

（2）保持两个滑动变阻器的滑片位置不动，只闭合开关 $S$、 $S_1$，读出电压表的示数为 $7V$。

（3）灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$。

在“测量小灯泡的电阻”的实验中，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）图甲是小亮同学连接的实物电路，图中有一处导线连接错误。请在连接错误的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线在图上画出正确的连线。

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片调至最大阻值处，是为了　            　。

（3）改正电路后，他将测得的数据及计算结果填写在表格中。则小灯泡正常发光时的电阻为　            　欧（结果保留一位小数）。

实验次数	1	2	3	4
电压 $/V$	1.0	1.5	2.0	2.5
电流 $/A$	0.20	0.22	0.26	0.30
电阻 $/\Omega$	5.0	6.8	7.7

（4）小亮从数据中发现，小灯泡的电阻是变化的，你认为影响小灯泡电阻变化的主要原因是　          　。

（5）完成上述实验后，小亮还想测另一小灯泡的额定功率，他设计了如图丙所示的电路图并连接了电路。（已知小灯泡的额定电压为 $U_{额}$， $R_1$的最大阻值为 $R_0$，电源电压保持不变）具体操作如下：

①闭合开关　         　，调节 $R_1$接入电路的电阻，使电压表的示数为 $U_{额}$。

②保持 $R_1$的滑片位置不变，断开开关　        　，再闭合开关　        　，调节 $R_2$接入电路的电阻，使电压表的示数仍为 $U_{额}$。

③接着将 $R_1$的滑片调至最右端，电压表的示数为 $U_1$；再将 $R_1$的滑片调至最左端，电压表的示数为 $U_2$。

④小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　        　（用 $U_{额}$、 $R_0$、 $U_1$、 $U_2$表示）

小凯同学利用如图所示的实验装置探究电流与电阻的关系。实验器材有：定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $50\Omega )$、规格为“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器、电源（电压恒为 $6V$）、电压表、电流表、导线和开关。

（1）图甲是小凯连接的实物电路，其中一根导线连接错误，请你在该导线上打“ $\times$”并用笔画线代替导线正确连线。

（2）改正电路连接后，闭合开关，移动滑片，电压表指针随之偏转，而电流表的指针不动，则电路故障的原因是电流表　     　（填“短路”或“断路”）。

（3）排除故障后，小凯进行实验时，调节滑片使电压表的示数为 $4V$保持不变。根据提供的器材和连接的实物电路，最多可选择哪几个定值电阻进行实验？　              　。

（4）为了确保所给的定值电阻单独接入电路后都能正常实验，小凯从其他小组借来了“ $50\Omega 1A$”的滑动变阻器，这时需要控制电压表的示数　       　 $V$不变。通过多次实验，可得结论：电压一定时，通过导体的电流与电阻成　          　。

（5）实验结束后，在只有电流表的情况下，小凯同学设计了如图乙所示的电路，测出了小灯泡 $L$的额定功率。已知小灯泡 $L$正常工作的电流为 $0.2A$，电源电压为 $6V$，定值电阻 $R_0$的阻值为 $5\Omega$，请你将实验步骤补充完整。

①开关 $S$接 $a$，调节 $R_1$的滑片，使电流表的示数为　       　 $A$，此时小灯泡正常发光。

②开关 $S$接 $b$，使 $R_1$的滑片　            　（填“向左移”、“向右移”或“保持不动”），此时电流表的示数为 $0.6A$，则 $R_1$接入电路的阻值为　         　，然后将 $R_1$的滑片滑到最　        　（填“左”或“右”）端，此时电流表的示数为 $0.4A$，则 $R_1$的最大阻值为　         　 $\Omega$。

③小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$。

在“伏安法测电阻”的实验中，小亮连成如图所示电路，正准备实验时，同组的小明检查发现电路连接有错误。

（1）若在错误的电路中，闭合开关后，电压表的指针将　      　（选填“正向偏转”、“反向偏转”、“不动”）。

（2）请你将接错的那根导线打“ $\times$”，画出正确连线。

（3）电路连接正确后，要使定值电阻两端的电压从小到大变化，滑动变阻器的滑片应该向　      　侧调整。

（4）选用规格为“ $50\Omega 1A$”的滑动变阻器进行实验，记录数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5	6
$U/V$	1	2	3	1	2	3
$I/A$	0.2	0.4	0.6	0.1	0.2	0.3
$R/\Omega$	5			10

若换用规格为“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，不能完成表格中第　          　次实验。

（5）在本次实验中滑动变阻器的主要作用　           　。

（6）多次测量的目的是　            　。

在“比较不同液体的吸热能力”实验中：

（1）除了图中所示器材，还需要的测量仪器有天平和　    　。

（2）在甲装置中，分别给初温相同且　       　相等的水和食用油加热。

（3）在甲装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同时间，其目的是为了保证两种液体　      　相同。

（4）在甲装置中，两种液体升高相同的温度，给　         　加热时间更长。

（5）乙装置中两个相同烧杯装有相同质量的水，灯中煤油和酒精的质量相等，进行“比较煤油和酒精的热值大小关系”实验，假设6分钟两种燃料全部烧完，实验数据如表：

加热时间 $/\mathit{min}$	0	1	2	3	4	5	6
$A$杯水温 ${/}^{°}\text{C}$	25	27	29	32	34	36	38
$B$杯水温 ${/}^{°}\text{C}$	25	26	27	28	29	30	31

分析数据可知：热值较大的是　       　。

（6）通过实验数据直接计算出燃料的热值将　       　（选填“偏大”或“偏小”）。

东东同学学习了电学知识以后，选用三节新的干电池作为电源，并设计了如下的电学实验。

（1）探究导体中电流与导体电阻的关系。选用的定值电阻的阻值分别是 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$。

①按照甲图所示的电路图，把乙实物电路补充完整，当滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数增大。

②闭合开关后，东东发现电流表没有示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是　                　。

③东东排除故障后，把 $5\Omega$的电阻接入电路，闭合开关，适当调节滑片的位置，电流表的示数如图丙所示，其示数为　   　 $A$。

④断开开关 $S$，把 $5\Omega$的电阻换成 $10\Omega$的电阻，再次闭合开关后，滑片应向　     　（填“左”或“右”）端移动。

⑤在此实验中，滑动变阻器接入电路的阻值范围是　              　。

（2）东东同学在电源电压未知，缺少电流表的情况下，设计了如图丁所示的电路图（ $R_0$阻值已知），来测量未知电阻 $R_x$的阻值。

①闭合 $S$、 $S_1$，断开 $S_2$，适当调节滑片的位置，电压表示数为 $U_1$。

②闭合 $S$、 $S_2$，断开 $S_1$，滑动变阻器滑片的位置保持不变，电压表示数为 $U_2$。

③未知电阻的阻值 $\mathit{Rx}=$　           　（用字母表示）。

测量小灯泡的额定功率

（1）如图1甲所示是测量额定电压为 $3.8V$小灯泡的额定功率的实验电路。检查发现电路中有一根导线连接错误，此时若闭合开关，电流表的指针将　    　（填“正常偏转”或“几乎不动”），请你在错误的导线上画“Ⅹ”，并用笔画线代替导线，将电路连接正确。

（2）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $3.8V$，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图1乙所示，电流值为　    　 $A$，则小灯泡的额定功率　      　 $W$。

（3）实验后，小明又想测量一个额定电压为 $6V$阻值约为 $8\Omega$的小灯泡的额定功率，但发现电流表和电压表的大量程均已损坏，于是找来一个阻值为 $10\Omega$的定值电阻，设计了如图1丙所示的实验电路，其中电源电压恒为 $8V$请完成下面的实验步骤：

①在图2所示的三个选项中，选出能对应填入虚线框内合理的元件组合　     　。

②正确选择元件并连接电路后，闭合开关 $S$调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为　　 $V$，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为 $0.5A$，则小灯泡的额定功率为　   　 $W$。

利用所学知识完成下面的电学实验。

探究电流与电阻关系

（1）用四个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega )$、电压恒为 $8V$的电源、“ $40\Omega 1A$”的滑动变阻器、量程为 $0~0.6A$的电流表和量程合适的电压表连接了如图甲所示电路。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最　     　（填“左”或“右”）端。实验中分别将四个定值电阻单独接入电路，并调节滑动变阻器的滑片，控制定值电阻两端电压保持不变并记录对应的电流值，为了完成四次实验，实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过　   　 $V$。

（2）根据实验数据绘制了如图乙所示的图象，通过分析图象得出结论：当　     　一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　     　。