初中物理能量实验题

为研究通电导体产生热量的多少与电阻的关系，小明找来了如图所示的实验器材，其中A、B两个相同的瓶内分别装有质量和初温都相等的煤油，将选择好的铜丝和镍铬合金丝浸没在煤油中，两根温度计分别测量两瓶中煤油的温度。

（1）实验中，通过比较两瓶中煤油               来比较电阻丝发热量的多少；
（2）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制          相同；
（3）给图中的装置通电一段时间后，切断电源。根据铜丝和镍铬合金丝的         大小以及观察到的          ，可得通电导体产生热量的多少与电阻的关系。
（4）如在A、B两个相同的瓶内分别装有质量和初温都相等的煤油和酒精，        （选填“能”或“不能”）完成以上实验，你判断的依据是                                。

在探究“电流与电压关系”的实验中，同学们进行了交流与合作．
（1）如图所示，同学们在交流中提出甲、乙两个探究思路，请对这两个探究思路进行评估．你认为       （选填：“甲”或“乙”）相对比较合理。
（2）请根据自己在探究“电流与电压关系”实验中的实际情况，在空白处画出实验时的电路图及实验数据的记录表格．

（4分) 如图甲所示的电路，电源电压保持不变。闭合开关S，调节滑动变阻器，两电压表的示数随电路中电流变化的图线如图乙所示。根据图线的信息可知:     (甲/乙)是电压表V₂示数变化的图线，电源电压为     V,电阻R₁的阻值为     ；当电流表的示数为0.2A时，滑动变阻器接入电路中的阻值为    。

如图甲是小明做“测量小灯泡电功率”的实验的电路图，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V（阻值约为10W）
 
（1）小明在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是                 。
（2）小明在连接电路时，开关S应     ，电压表应选择         量程，闭合开关前滑片P应置于图中      （选填“最左端”或“最右端”）的位置。
（3）经检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电流表和电压表的示数如图丙所示，则此时流过小灯泡的电流是        A，灯泡两端的电压是       V，灯泡的实际功率是       W。
（4）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，小明画出了小灯泡电流随其两端电压变化的关系图像（如图丁），根据图像提供的信息，计算出小灯泡的额定功率为       W，小灯泡灯丝电阻随电压增大而        （选填“增大”、“减小”或“不变”）。

做物理实验要遵循实事求是的原则。芳芳同学按照图所示装置对动滑轮特点进行了探究，记录的数据如下表：
 
通过分析数据。她觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
（1）该实验中出现这样结果的主要原因是                                 ，除此之外弹簧测力计还应沿          方向做           运动时“使用动滑轮能省一半的力”。
（2）分析表中数据你还发现：随物重的增大该装置的机械效率        （选填“增大”、“减小”或“不变”）。

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，反映材料导电性能的优劣．某种材料制成的长1m、横截面积是1mm²的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率．影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小，PTC元件由于材料的原因有特殊的导电特性．
(1)一个由PTC元件做成的加热器，实验测出各温度下它的阻值，数据如下：

t／℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
R／k	14	11	7	3	4	5	6	8	10	14	16

通电后，加热器在发热的同时，电在向外界放热，当它的发热功率P_R和它向四周散热的功率P_Q相等时，加热器温度保持稳定。下图中方格纸上为发热功率P_R和散热功率P_Q与温度t之间关系的图像(曲线为P_R，直线为P_Q)

 
①由图像可知，加热器工作时的稳定温度为       ℃；
②加热器的恒温原理为：当温度稍高于稳定温度时，加热器电阻     (选填“增大”、“减小”或“不变”)，发热功率       散热的功率(选填“大于”、“小于”或“等于”)，温度将下降；当温度稍低于稳定温度时，则反之，从而保持温度稳定．   
(2)如图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像，若用该电阻与电源(由两节新干电池串联组成)、电流表(量程为0～5mA)、电阻箱R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．
①电流刻度较大处对应的温度刻度          ；(填“较大”或“较小”)
②若电阻箱阻值R′=450，则丙图中空格处对应的温度数值为       ℃．
 

在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．

(1)连接电路时开关应         ．
(2)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应位于     （选填“A”或“B”）端．
(4)小明闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为      V，则此时灯泡消耗的实际功率        额定功率(选填“>”、“<”或“=”)．
(5)当小明同学闭合电路的开关后，电路中可能出现一些不正常现象：
第一种：小灯泡较暗，滑动变阻器滑片移动时不能改变小灯泡的亮暗程度，可能在连接电路时把滑动变阻器的________（填“AB”或“CD”）两端点连入了电路中；
第二种：小灯泡不亮，电流表示数不为零，电压表示数为零，可能小灯泡处_____（填“短路”或“断路”）。
第三种：移动滑片，发现小灯泡始终不亮，且电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是                  ．（写出一种即可）
(6)小明继续移动滑动变阻器的滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成I－U图像（图丙），根据图像，可计算出小灯泡的额定功率是       W
(7)进一步分析图像可知，随着灯泡两端电压的增大，灯丝电阻逐渐        （选填“增大”、“减小”或“不变”），造成这一现象的原因可能是         

在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如下图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

 
(1)表中标有编号①、②和③的空格处的数据为    ，      ，      ；
(2)在实验操作中应该               拉动弹簧测力计；
(3)分析实验数据，同一滑轮组要提高其机械效率可以采取  的方法是              。

如下图是研究小球动能与小球的质量和速度关系的实验装置示意图。表中记录了用甲、乙两球分别进行实验的数据。由表中数据可知：实验过程中是通过比较_____________确定小球动能的大小；甲球的动能___ ____（大于/小于/等于）乙球的动能；在质量和速度两个物理量中，对动能影响较大的是___________。

(10分)小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关．

(1)让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．
(2)让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．上述甲、乙两组实验中：
①乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的             ．
②选用图甲探究的是动能与      的关系，得出的结论是：                         ．
③选用图乙探究的是动能与           的关系．
在做完探究“动能的大小与什么因素有关”的实验后，小华提出了这样一个问题：
“如果改变斜面的长度，仍使小球从同一高度滚下，小球的动能变不变呢?”
“当然不变了，”同桌小明立刻回答说，“因为高度并没有变.”
“可毕竟斜面的坡度变了呀!斜面的坡度对动能有没有影响呢?”小红说.
“做一做实验不就知道了吗?”
于是他们准备利用身边的实验器材，通过实验进行探究.他们还为这个探究活动设计了一个探究报告，以下就是这个探究报告的框架.在报告中有的地方没有填写，请你帮助他们尽可能地完善.
探究课题：同一钢球在不同坡度的斜面上从相同高度的位置滚下，到达斜面底端的动能是否相同?
猜想：尽管斜面的坡度不同，只要钢球从相同高度的位置开始滚下,到达斜面底端的动能是相同的.
(3) 实验器材和实验装置如图所示.

(4)实验步骤                                                                
                                                                       
(5)实验记录：(请在下面设计记录实验数据的表格，不必填写数据).
(6)预测：
如果实验结论与猜想一致，则在实验中应该看到的现象是：
____________________________________________________________________________

(13分)某同学在做“测定滑轮组机械效率”的实验中
(1)他所准备的实验器材有：滑轮，细绳，铁架台，直尺，钩码，还需        
(2)该同学实验时，记录的数据在表格中，请认真填写所缺少的部分

物重/N	物体提高的高度/m	弹簧测力计读数/N	绳自由端拉动距离/m	有用功/J	总功/J	机械效率
50	0.15	20	0.45

(3)实验中弹簧测力计应该做           运动．
(4)同学乙观察并分析了甲的实验后，认为甲的实验中，可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率，通过和甲讨论并经过老师的认定，他的方案是可行的，请你分析一下，去掉的器材是什么？少测哪两个数据？
答：去掉                   ；少测两个数是               ，                 ．
实验中同学们又提出了下列假设．
假设1：滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关
假设2：滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关
假设3：滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关
假设4：滑轮组机械效率高低可能与滑轮组绳子股数有关
   一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将实际数据填入下表．（不填写机械效率）
(5)根据实验　　　　　　　(填①、②、③、④)可知，滑轮组机械效率高低与被提升物重有关．
(6) 据实验②和④可知，滑轮组机械效率高低与　　　　　　　　　　无关．
(7)通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越　 　　．
(8)要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关，应该选用　　　　(选填“同一”或“不同”)滑轮组，提升同一重物到　　　　　(选填“相同”或“不同”)的高度去研究．

(2分)班级里组织登楼比赛，比一比哪个同学登楼的功率谁最大．为此，在活动中必须测量的物理量有：           、          ．

(4分)小明在研究完“电流通过导体放出的热量与电阻的关系”实验后，灵机一动，将它改装成了一种测量未知液体比热容的装置．请在图中用笔画线代替导线将电路图连接完整．测量时，分别往甲乙两个烧瓶中装入水和待测液体，闭合开关一段时间后，再分别用温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度△t_水和△t，在不计热损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容c=c_水△t_水／△t．

(1)为了使这一段时间内水和待测液体吸收的热量相等，小明设计的电路中必须满足的条件是_______________________．
(2)为了得出待测液体的比热容表达式“c=c_水△t_水／△t”小明的测量方案中至少还需要的一种测量仪器，写出该仪器的名称和用途____________________________．
(3)闭合开关后，要使水和待测液体的温度升高得更快，滑动变阻器的滑片应向_______     端滑动．(选填“A”或“B”)

(6分)发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用．如图甲所示是LED的实物图和元件符号．把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4．5V的电路，如图乙所示．

(1)闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED却不发光，可见，LED具有_________(填“单向”或“双向”)导电性；
(2)移动滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示．当该LED正常工作时，消耗的电功率和此时变阻器R′接入电路的阻值分别是多少?(要写出必要的公式和过程)

(8分)(要写出必要的公式和过程)如图是一个加热、保温电路的一部分．电热丝R₁规格为“220V  1100W”，限流电阻R₂=506．电路的工作原理是：当温控开关S接a时，电热丝R ₁接入电路，电路处于加热状态；当达到一定温度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态．正常工作时，加热功率1100W，保温总功率88W．(电源电压保持不变，电阻不随温度变化．)
(1)请你按照上述原理，对下图进行连线，使它成为完整的电路图；

(2)某天在使用(1)中已经连接完整的电路时，R₁烧毁了．有人想使电路恢复正常工作，设计了下面方案．请通过计算、分析，对两个方案作出评价：
方案一：用“220V  220W”电热丝R₃、“220V   880W”电热丝R₄串联替代R ₁；
方案二：用两根都是“220V  550W”的电热丝R₅并联替代R ₁．
(3)请你选用下表所提供的电热丝，再设计一个方案，使(2)中损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由．

符号	R6	R7	R8	R9
规格	200V  500W	220V  600W	220V  2200W	110V  550W
数量	1	1	2	3