初中物理能量实验题

压力传感器是电子秤中的测力装置，可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从某废旧电子秤上拆下一个压力传感器，探究其阻值与所受压力大小（不超过 $250N)$的关系，如图是小刚设计的实验电路图。电源电压恒定， $R_0$为定值电阻， $R_1$为压力传感器。

（1）连接电路时开关应　　，电路中 $R_0$的作用是　　。

（2）闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，电路出现的故障是　　；排除故障后，逐渐增大 $R_1$受到的压力，闭合开关，读出电流表和电压表的示数，计算出对应的 $R_1$的阻值，记录如表，第5次测量时，电压表示数为 $4V$．电流表示数为 $0.2A$．此时 $R_1$的阻值为　　欧。请根据表中的数据在图2中画出 $R_1$随 $F$变化的关系图象。

次数	1	2	3	4	5	6
$F/N$	0	50	100	150	200	250
$R_1/\Omega$	60	50	40	30		10

（3）通过实验探究可归纳出， $R_1$的阻值随压力 $F$大小变化的关系式为　　，当 $R_1$的阻值为 $32\Omega$时， $R_1$上受到的压力是　　 $N$，若此压力为压力传感器在电子称正常工作时受到的压力，则电子秤应显示　　 $\mathit{kg}$。

在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中 $R_1>R_2$

实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系

（1）请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；

（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制　　；电阻丝放出热量的多少，通过　　来进行判断；

（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝 $R_1$加热的煤油温度升高了△ $t_1$，用电阻丝 $R_2$加热的煤油温度升高了△ $t_2$，那么△ $t_1$　　△ $t_2$（选填“大于”，“等于”或“小于“ $)$。

实验二：探究电流产生的热量与电流的关系

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝 $R_1$（或 $R_2)$加热的煤油，温度升高量△ $t_1$’（或△ $t_2$’ $)$　　2△ $t_1$（或2△ $t_2)$（选填“大于”，“等于”或“小于” $)$，该实验说明电流产生的热量与电流　　正比例关系。

（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是　　。

如图所示，在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为 $3.8V$，电阻约为 $12\Omega$，电源电压为 $6V$。

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的电路补充完整。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。闭合开关，灯泡不亮，电压表和电流表都有示数，但示数较小，接下来的操作是　　；

（3）当电压表的示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$．在继续调节滑动变阻器进行测量的过程中，小灯泡突然熄灭，电流表示数变为0，电压表示数接近 $6V$，你认为故障可能是　　。

（4）完成测量后，同学们又找来几个不同阻值的定值电阻替换小灯泡，探究电流与电阻的关系。当电阻为 $10\Omega$时，电流表的示数为 $0.2A$：换用 $20\Omega$的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表的示数为　　 $V$，读出电流表的示数。多次换用阻值不同的电阻，进行正确操作后即可得出结论。

小聪同学做“测量小灯泡的电功率”的实验，所用器材有电压恒为 $6V$的电源。额定电压为 $2.5V$的小灯泡以及符合实验要求的电表，开关和导线，如图甲是小聪没有连接完整的电路。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。

（2）小聪同学连接电路后闭合并关，移动滑动变阻器滑片 $P$，发现小灯泡始终不亮，电压表指针明显偏转，电流表指针无偏转，故障可能是　　

$A$．小灯泡短路；

$B$．小灯泡断路；

$C$．滑动变阻器短路；

$D$．滑动变阻器断路

（3）小聪同学纠正错误后闭合开关，移动滑动变阻器滑片 $P$，使小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）老师告诉小聪，与小灯泡的电阻相比较，电流表的电阻非常小，电压表的电阻非常大，由于电流表、电压表电阻的影响，测量后计算出的电功率值会　　（选填“偏大”“偏小”或“不变” $)$。

某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为 $m_1<m_2=m_3$，实验的情景如图所示。

（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是　　（选填“转换法“或“类比法” $)$。

（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的　　有关。

（3）小铁球 $m_3$落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为　　能。

（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度 $h$和下落时间的平方 $t^2$的数据如下表，分析数据，写出 $h$与 $t^2$的关系式为　　。

实验次数	1	2	3	4	5	6
$h/$米	2.45	4.9	7.35	9.8	12.25	14.7
$t^2/$秒 ${}^2$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0

在探究“物质吸热规律”的实验中：

（1）取　　质量的水和煤油放入两个相同的容器里，用同样的两个酒精灯对它们加热（如图所示）。加热时，上下缓慢地提拉搅拌器，这是为了水和煤油　　受热。

（2）实验中加热时间相同，水和煤油吸收的热量可以认为是相同的，假设加热时间 $1\mathit{min}$吸收的热量为 $Q$，经过实验得到了以下两组数据：

液体名称	质量 $/g$	初温 ${/}^{°}\text{C}$	末温 ${/}^{°}\text{C}$	加热时间 $/\mathit{min}$	吸收的热量
水	200	20	27	1	$Q$
		27	35	1	$Q$
		35	42	1	$Q$
煤油	200	20	35	1	$Q$
		35	51	1	$Q$
		51	66	1	$Q$

从表中的数据可以得到：

①相同质量的水或者煤油，它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是　　的；

②相同质量的水和煤油，它们吸收相同的热量后升高的温度是　　的。

（3）由（2）中①、②两个结论发现，不同物质吸热的本领大小不同，为了描述物质吸热本领大小，引入了一个物理量，它就是　　。

（4）春城昆明之所以冬无严寒，夏无酷暑，一个原因是高原明珠“滇池”对气温起到了调节作用，因为水的　　较大，当水吸收或放出相同的热量时，温度变化较小。

在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中，小明采用了图中所示的电路。闭合开关，夹子 $P$向左滑动时，电阻丝连入电路的长度变长，观察到电流表示数变小，灯的亮度变暗。小明在得出导体电阻与长度关系的同时，还得出”灯泡的亮度由电流大小决定“的结论。

（1）你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是　的。

（2）小丽用 $L_1$ “ $6V3W$ “和 $L_2$” $6V2W$ “的两个小灯泡及 $6V$的电源等器材，设计如下实验来验证小明的结论是否正确，请你帮她将实验步骤填写完整：

①将两个小灯泡串联，接到 $6V$的电路中，则通过两灯的电流　　；灯　　两端的电压较大；可观察到灯　　较亮；

②将两个小灯泡并联，接到 $6V$的电路中，则两灯两端的电压　　；通过灯　　的电流较大，可观察到灯　　较亮。

（3）由以上实验可以得出灯泡的亮度由　　决定。

小聪同学用伏安法测电阻，实验电路图如图甲所示。

（1）该实验的原理是　   。

（2）闭合开关 $S$前，滑动变阻器滑片 $P$应置于　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$。

（3）假如小聪同学用完好的器材按如图甲所示实验电路图正确连接电路，实验时正确操作，刚一“试触”，就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度，其原因可能是：

①　　；②　　。

（4）调整后，小聪同学重新按图甲所示的实验电路图正确连接电路，进行实验，某次实验中电压表示数如图乙所示，电流表示数如图丙所示，被测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$。

（5）若滑动变阻器的最大阻值为 $R$，被测电阻的阻值为 $R_x$，实验过程中电流表突然损坏，不能正常使用了，他想出一个方法，在撤掉电流表的情况下，利用现有的器材，也能测出电阻 $R_x$的阻值。

实验步骤如下：

①将滑动变阻器滑到 $a$端，闭合开关 $S$，读出电压表的读数，记为 $U$；

②　　；

③读出滑动变阻器的最大值 $R$；

④则被测电阻 $R_x$的阻值为： $R_x=$　　（写出表达式）。

小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。

（1）实验时，小明　　竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为 $0.5N$；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为 $10\mathit{cm}$，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：

钩码重 $G/N$	弹簧测力计提升的高度 $x/m$	有用功 $W_{有}/J$	总功 $W_{总}/J$	机械效率 $\eta$
1	0.2	0.1	0.1	$100\%$

（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为 $100\%$，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：　　。

（3）该滑轮组的机械效率实际为　　（精确到 $0.1\%)$。

（4）在实验中，若将钩码的重增加到 $6N$，则该滑轮组的机械效率将　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供如下器材：电源（电压恒为 $6V)$、电压表和电流表各一个、额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡 $L$（电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器两个 $(R_{甲}$：“ $10\Omega 1A$ “； $R_{乙}$：“ $50\Omega 0.5A$ “ $)$、开关 $S$、导线若干。

（1）该实验的原理是电功率 $P=$　　。

（2）实验中，应选用的滑动变阻器是　　（选填“ $R_{甲}$”或“ $R_{乙}$” $)$；

（3）选用滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图，并画在图甲的虚线框内；

（4）某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如图乙所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$。（保留到小数点后一位）

（5）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个 $10\Omega$的电阻 $R_0$和一个单刀双掷开关，设计了如图丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变） $:$

①闭合开关 $S$， $S_1$接 $b$，调节滑动变阻器 $R$使小灯泡正常发光，记录电压表示数 $U_1$。

②闭合开关 $S$，滑动变阻器滑片保持不动， $S_1$接 $a$，读出此时电压表示数为 $U_2$。

则小灯泡额定功率 $P_{额}=$　　（用 $R_0$、 $U_1$、 $U_2$表示）。

在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $3.8V$。

（1）请在图甲中用笔画线代替导线，完成电路连接；

（2）闭合开关，在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数 $U$与滑片移动距离 $x$的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了以下提供的　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$滑动变阻器；可供选用的滑动变阻器：滑动变阻器 $A$（阻值范围 $0~500\Omega$，滑片行程 $10\mathit{cm})$滑动变阻器 $B$（阻值范围 $0~50\Omega$，滑片行程 $10\mathit{cm})$

（3）换用另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片，当电压表的示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡额定功率为　　 $W$；

（4）小明想换用其他规格的小灯泡再做该实验，但他操作有误，在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数情况是　　电流表的示数情况是　　（以上两空选填“示数为零”或“有较大示数” $)$；

（5）实验完成后同学们在老师的提醒下结合图的电路图进行了误差 分析：因实验中实际提供的电压表内阻并非无穷大且在测量时有明显的电流通过，会造成电流表所测电流　　（选填“大于”或“等于”或“小于” $)$灯泡中的实际电流，从而导致实验中灯泡额定功率的测量值　　（选填“大于”或“等于”或“小于” $)$真实值。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压 $2.5V$的小灯泡，滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片 $P$向右移动时小灯泡变亮）。

（2）连接好电路，闭合开关，发现小灯泡很亮，电压表示数为 $3V$．断开开关，经检查，各元件完好，电路连接正确则实验中操作错误之处是　　。

（3）改正错误后进行实验，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片 $P$应向　　端移动（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（4）图丙是由实验数据描出的小灯泡的 $I-U$图象，则小灯泡额定功率是　　 $W$。

（5）根据小灯泡的 $I-U$图象计算出不同电压下灯丝电阻值不同，原因是灯丝电阻随　　的变化而变化。

（6）若用第（3）小问中所测得数据算出灯泡的电阻 $R_L$，再根据 $P=\frac{U^2}{R_L}$计算灯泡的额定功率。按此方案算出灯泡的额定功率比真实值　　（选填“偏大”或“偏小” $)$。

在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验数据如下表：

实验次数	钩码重 $G/N$	钩码上升高度 $h/\mathit{cm}$	拉力 $F/N$	绳端移动距离 $s/\mathit{cm}$	机械效率
1	0.5	10		30
2	1.5	10	0.8	30	$62.5\%$
3	0.5	10	0.5	40	$25.0\%$
4	1.5	10	0.7	40	$53.6\%$

（1）根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是　　（选填“甲”或“乙“ $)$滑轮组。

（2）在第一次实验中，当　　拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力 $F$为　　 $N$；该次实验滑轮组的机械效率是　　（计算结果精确到 $0.1\%)$。

（3）机械效率是机械性能好坏的重要标志，结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是　　（选填符号）。

$A$．增加所提物重 $B$．减轻机械自重 $C$．机械加润滑油 $D$．增加重物上升高度

如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出）， $U$形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

（1）实验中通过观察　　的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了　　（填“转换法”或“等效替代法” $)$的物理思想；

（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的　　不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；

（3）在乙装置中， $C$、 $D$透明容器中产生热量较多的是　　容器。

某学习小组的同学为测量小灯泡在不同电压下的电阻，设计了实验电路并进行了部分连接，如图甲所示。

（1）请将图甲中的实物电路补充完整；

（2）为了保护电路，闭合开关 $S$前，应将滑片 $P$移到滑动变阻器的　　（填“左”或“右” $)$端；

（3）闭合开关 $S$，该小灯泡正常发光，调节滑动变阻器，让电压逐次降低，测量的数据如下表：

数据序号	1	2	3	4	5	6	7
发光情况	明亮	不很亮	不亮	较暗	微光	熄灭	熄灭
电压 $U/V$	2.5	2.1	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流 $I/A$	0.28		0.24	0.21	0.19	0.16	0.05
计算的电阻 $R/\Omega$	8.9		7.1	6.2	4.7	3.1	2.0

当电压表的示数为 $2.1V$时，电流表的示数如图乙所示为　　 $A$，此时小灯泡的电阻为　　 $\Omega$；

（4）分析表中数据，可以发现小灯泡的电阻随电压的减小而　　。