【尖子生特训】专题15 能的转化与能量守恒 实验探究题（含解析）--2026-2027学年浙教版科学九年级上册

【尖子生特训】专题15 能的转化与能量守恒 实验探究题 一、实验与探究题 1．图甲是测定“小灯泡电功率”的实验装置图，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V。 （1）连接好电路后，闭合开关，灯泡不发光，电流表示数为零。若最终发现电路故障为小灯泡断路，则电压表的示数应为　 　V； （2）排除故障后，测得电压表示数如图乙所示。若想测出小灯泡的额定功率，接下来的操作是　 　； （3）将多次实验获得的数据绘制成-图像如图丙所示，则小灯泡的额定功率是　 　W； （4）以电流的平方（）为横坐标（为灯泡正常发光时的电流大小），以实际功率（）为纵坐标，下列图像中最接近实际的是（　　） A． B． C． D． 2．小科在 “探究不同物质吸热升温的现象” 实验中，将水和煤油分别装在两个相同的烧杯中，用两个相同的酒精灯加热，每隔 2 分钟记录一次温度。（已知ρ水​>ρ煤油​） （1）如图甲所示是小科的实验情景，其中一处有明显错误，请指出错误之处：　 　。 （2）该实验中用　 　（填 “加热时间” 或 “升高的温度”）表示物质吸收热量的多少。 （3）纠正错误后继续实验，小科根据实验数据绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，则煤油的比热容为　 　J/(kg·℃)。 （4）如图丙所示，若将物质吸热升温和柱形容器盛水水面升高做类比，则可以将比热容和容器的____（填字母）做类比。 A．高度 B．底面积 C．容积 D．表面积 3．为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，某同学设计了如图1实验：在甲、乙两个试管内装入相同质量和温度的热变色溶液，其变色原理如图2所示；再将两个阻值分别为5欧和10欧的电阻串联后分别放入两个试管，电阻的表面涂有绝缘层。 （1）将图1中的电路连接完成。 （2）根据图2，结构1中肯定含有的元素是　 　。 （3）若电流通过导体产生的热量与电阻大小有关，则观察到的实验现象应为　 　。 （4）某同学对电热的影响因素开展定量研究，在甲、乙两个试管内分别插入温度计，并在试管外面包上隔热材料。保持滑片位置不变，每隔20秒记录溶液的温度，数据如图3所示。由此可得出的结论为　 　。 4．如下图所示，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化。 （1）此实验是为了研究电流产生的热量与　 　的关系，乙装置并联一段电阻丝的目的是　 　；将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在　 　容器中产生的热量多。 （2）图丙是小育家的一个电饭锅插座，他发现插头松动后，在使用电饭锅时插头发热，并且将插座烧成如图所示的样子。这是因为插头松动后，插头与插孔处的接触电阻变　 　使得在相同的时间内产生的热量增多，烧坏插座。 5．科学小组对“用打气筒给篮球打气后，打气筒会发热”的原因进行探究，提出以下猜想： 猜想1：活塞压缩气体会导致打气筒发热 猜想2：活塞与筒壁摩擦会导致打气筒发热 猜想3： ① 为验证猜想，小组同学取一只底座可拆卸的打气筒，在筒的上部和下部标注两个测温点a和b。在室温25℃的环境下进行实验，其中小王用拆除底座的打气筒进行实验，如图甲(固定装置已略去)；小敏用完整的打气筒对篮球进行充气实验(如图乙)。 时间/s 活塞往 复次数 a处温度 /℃ b处温度 /℃ 小王的数据 20 30 30.5 30.5 小敏的数据 20 30 32.6 46.5 两位同学都在20s内让活塞在筒内往复运动30次，然后立即测出此时a、b处的温度，并在气筒外壁温度降至室温(篮球放气至实验前水平)后，都重复了3次操作，将处理后的实验数据填写在表中。 （1）①处可以填写的猜想是：　 　； （2）根据小王的实验数据，可以得出的结论是　 　； （3）两位同学对数据的处理方法是　 　； （4）对比分析表中数据，可以得出：使打气筒下部发热的主要原因是　 　。(填“压缩气体做功”或“活塞与筒壁摩擦”) 6．小华利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率，已知电源电压3V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V。 （1）请在图甲中用笔画线代替导线，将实物图连接完整（要求：滑片P向右端移动时，灯变亮）； （2）闭合开关后，小华发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近3V，则电路故障可能是 　 　 ； （3）排除电路故障后，重新开始实验，小华从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡I﹣U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　 　 W； （4）测出小灯泡的额定功率后，小华又把灯泡两端的电压调为其额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的，此时它的实际功率 　 　P0（选填“大于”或“小于”）； （5）实验中，有甲“15Ω；2A”、乙“25Ω；2A”、丙“30Ω；2A”三种规格的滑动变阻器供选择，小华在该实验中选用的是 　 　 （选填“甲”“乙”或“丙”）。 7．某小组在做“测量小灯泡电功率”的实验，实验前他们观察到小灯泡上标有“2.5V”字样。 （1）在电路连接完成后，闭合开关前，同组同学检查电路，发现有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×，并在图中正确连线。 （2）正确连接电路后，闭合开关，有移动滑动变阻器滑片的过程中，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，其原因可能是 ____ （选填符号）。 A．灯泡断路 B．灯泡短路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路 （3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至某一位置时，电流表，电压表的数如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是 　 　 A，小灯泡两端的电压是 　 　 V，若使小灯泡正常发光，则应调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为 　 　 V。 （4）实验结束后，琳琳所在小组根据实验数据绘制了如图丙所示的图像，则小灯能正常发光时的电阻大约是 　 　 Ω．（保留一位小数） 8．小科做“测定小灯泡电功率”的实验，已知电源电压4.5V，小灯泡的额定电压是2.5V。 （1）请用笔代替导线，将图甲中的电路连接完整。 （2）已知小科准备的元件都是完好的，闭合开关后，小科发现电压表、电流表示数如图乙所示，请分析出现该现象的原因是 　 　 。 （3）小科在解决问题后，移动滑动变阻器滑片，利用测出的数据绘制U﹣I图像，如图丙所示，则小灯泡的额定功率是 　 　 。 （4）小科还发现绘制的图像中电流与电压没有成正比，请你对此作出一种可能的解释：　 　 。 9．某兴趣小组在研究“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系”时，制作了如图甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。 （1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中　 　 的散失。 （2）保持水的质量和电流不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化△T和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像如图乙。根据上述实验，可以得出结论：　 　 。 （3）保持水的质量、电阻和通电时间不变，改变电流大小，相关数据整理如下表。 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 升高的温度△T/℃ 0.4 0.9 　 　 2.5 3.6 分析表中数据，并将表中所缺的数据补上。 （4）实验时仅将图甲中的水换成煤油，其余条件不变，温度的变化会　 　 。（填“更大”、“更小”或“无变化”） 10．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，某同学设计了两种实验装置，分别如图A和图B所示，图A中在两个完全相同的玻璃瓶甲、乙内插入温度计a、b，图B中在左右两个U形管中装入有色液体，甲、乙两个塑料盒密闭。 （1）为了让实验效果更显著，应在图A的甲、乙两个玻璃瓶中加入质量、初温相同的　 　 （填“煤油”或“水”）。 （2）图A实验中，通过观察　 　 来比较电流通过电阻产生热量的多少。 （3）图B实验中，一段时间后，观察到左侧U形管液面高度差比右侧大，则可以得出的结论是　 　 。 （4）焦耳定律可以用公式Q＝I2Rt表示，通过本实验的探究　 　 （填“能”或“不能”）直接得出焦耳定律的公式。 11．在“探究小灯泡电功率跟电流和电压的关系”实验中，小金设计了如图甲、乙、丙三个电路。 灯L1 灯L2 亮度 暗 亮 电压 0.6 0.9 （1）研究电功率和电流的关系，选择甲图的原因是 　 　 ，灯泡L1、L2应选择规格 　 　 （填“相同”或“不同”）的灯泡。 （2）甲、乙、丙三个电路中，丙电路不能达到实验目的的原因是 　 　 。 （3）利用图乙研究时，闭合开关，发现灯L1亮、灯L2不亮，电压表V2无示数，则电路发生的故障是 　 　 。 （4）排除故障后，利用图乙电路继续实验，实验数据记录如表，则可以得到的结论是 　 　 。 12．小舟利用如图所示电路完成“测定小灯泡电功率”实验(小灯泡额定电压为2.5V)，并设计如下实验记录表。 序号 电压/V 电流/A ★ 灯泡亮暗情况 1 2 　 　 　 2 2.5 　 　 　 3 3 　 　 　 （1）请用笔画线代替导线完成电路连接，要求滑片P向右移动时灯泡变暗。 （2）小舟设计的记录表格中， “★”处应为　 　 （3）实验中，小舟发现无论如何移动滑动变阻器的滑片，灯泡电压始终高于2V，可以尝试改进的措施是　 　(写一条即可) （4）小舟完成第3次实验后，更换电压表量程并继续向左移动滑动变阻器的滑片，发现电流表示数突然变为零，其原因是　 　 13．在探究弹性势能的大小跟弹簧被压缩的程度有关时，小舟选用同一弹簧、小球、木块和长刻度尺等器材，设计如图所示的实验装置进行了探究。 （1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中弹性势能的大小通过木块移动的距离来体现，本实验中也用到此方法的是　 　(填序号)。 ①探究“杠杆的平衡条件” ②研究“电热跟哪些因素有关” ③探究“影响导体电阻大小的因素” ④探究“影响电磁铁磁性强弱的因素” （2）小舟的实验数据记录如下表，若实验结果为　 　(比较s1、s2、s3的大小)，则说明弹簧被压缩的程度越大，弹性势能也越大。 序号 弹簧被压缩的长度/cm 木块移动距离s/cm ① 2 S1 ② 5 S2 ③ 8 S3 （3）若要研究弹性势能的大小与弹簧的材料是否有关，应将不同材料的弹簧压缩到　 　(选填“相同”或“不同”)长度进行实验。 （4）小舟继续用该装置来探究物体动能大小与质量的实验，设计了如下实验方案：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度，静止释放，撞击相同位置的同一木块，比较木块被撞击后移动的距离。小普同学从能量转化的角度分析，认为该方案不可行，其理由是　 　。 14．为了比较水和食用油吸热本领的大小，某兴趣小组进行了如图1所示的实验：将水和食用油分别装在两个相同的烧杯中，用电加热器进行加热，每隔1min记录一次温度，绘制出水和食用油的温度随时间的变化曲线，如图2所示。 （1）实验中，应该向两个烧杯中加入　 　(选填“质量”或“体积”)相同的水和食用油。 （2）本实验通过比较加热时间来反映水和食用油吸收热量的多少，因此两个加热器的规格必须要　 　。 （3）在实验过程中控制加热时间相同，通过比较　 　来研究水和食用油吸热能力的差异。 （4）实验结束后，老师向他们提出一个问题：如果水和煤油的质量m不同、加热时间T不同、升高的温度 At 也不同，怎样比较才能得出水和食用油的吸热本领大小?小组同学认为可以通过比较 的比值大小来进行判定，比值越大表示该物质的吸热能力越　 　(选填“强”或“弱”)。 15．小科在“探究影响电流通过导体产生热量多少的因素”时，设计了如图所示的电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝 R1和R2。 （1）本实验用到的科学方法有控制变量法和　 　法。 （2）通电后烧瓶中煤油的内能增大是通过　 　的方式实现的。 （3）将该电路设计成串联的目的是　 　。 16．小柯利用图甲中的势能演示实验器(质量不同的钢球、直径略大于钢球的透明塑料管、泡沫板、长铁钉等)探究物体的重力势能大小与物体所处位置的高度是否有关。让质量为m的钢球，在塑料管中分别从高度为h1、h2、h3位置由静止释放，砸到泡沫板上的长铁钉上，如图乙，测量铁钉向下移动的距离为S1、S2、S3。 （1）钢球下落时，重力势能主要转化为　 　能。 （2）测得S1、S2、S3大小顺序为　 　，可知钢球质量一定时，高度越高，重力势能越大。 （3）小妍将质量不同的钢球从同一高度下落，测量铁钉向下移动的距离，是为了探究物体重力势能大小与　 　的关系。 （4）有同学认为钢球高度越高，撞击铁钉速度越大，因此该装置还可研究动能大小与速度大小的关系，你是否认同并说明理由　 　。 17．小塘利用如图甲所示的器材测量小灯泡的电功率，其中器材有：学生电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器，电流表和电压表、开关、若干导线。请回答： （1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至　 　(选填“A”或“B”)端。 （2）闭合开关进行实验，小塘发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数接近电源电压，电流表始终无示数。若故障仅发生在导线处，则图甲中导线　 　(选填“①”“②”或“③”)发生了断路。 （3）排除故障后，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡L1两端的电压与电流的关系图像如图乙所示，则小灯泡L1的额定电功率 P为　 　W。 （4）若小灯泡L1正常发光时，断开开关，用“2.5V， 1.5W”的小灯泡L2替换小灯泡L1，其他不变，再次闭合开关，此时电流表的示数可能是____。 A． 0.15A B． 0.30A C． 0.45A 18．在学习利用斜面探究“动能大小与哪些因素有关”的实验后，某同学对实验进行了改进：用质量为m1的实心钢球和质量为m2的空心钢球从透明亚克力弯管右端由静止释放，水平管内最右端的物块被撞后移动一段距离，如图所示。 （1）实验中用亚克力管代替斜面的优点是　 　。 （2） A、B组实验是为了探究物体动能大小与　 　之间的关系。 （3） B、C组实验中， m1>m2， h2=h3，多次重复实验后发现物块沿水平管内的移动距离关系是s2>s3，由此可得出结论：　 　。 （4）若以上装置的水平管壁绝对光滑，判断本实验能否达到探究目的并说明理由：　 　。 19．如图甲，光滑的斜面甲与粗糙水平面AB平滑连接，从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止；如图乙在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙，若不计空气阻力。 （1）图甲中，小球最终停下来的原因是　 　。 （2）图乙中，如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的关系为　 　。（填字母） A．h＜H B．h>H C． h=H D．无法确定 （3）若将轨道换成如图丙AOB的完全光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点在由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开，则小球离开B点后的运动轨道最符合实际是虚线　 　。（填字母） 20．小科在骑自行车上坡时，发现即使不踩踏板，自行车也能冲上斜坡一段距离。自行车冲上斜坡的最大距离与哪些因素有关呢?小科提出了下列猜想： 猜想一：与其质量的大小有关 猜想二：与其在斜坡上受到摩擦力的大小有关 猜想三：与其运动到坡底时速度的大小有关 为了验证猜想，小科将一左侧光滑、右侧粗糙的弧形轨道固定在水平桌面上（如图），并用小球模拟自行车，不计空气阻力。 （1）探究猜想一时，小科根据实验方案，记录数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 小球质量 m/g 20 30 40 50 60 小球冲上同一轨道的最大距离s/cm 30.1 30.2 30.0 30.1 30.0 根据表中数据可得出的结论是：　 　； （2）探究猜想二时，将小球由左侧光滑轨道某一高度自由释放，小球在右侧粗糙的弧形轨道上升的最大高度总是　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）小球在左侧轨道释放时的高度，原因是　 　。 （3）探究猜想三时，小科设计的实验操作是　 　。 21．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小明提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关？于是设计了如图甲所示的装置。 （1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能　 　（填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明的做法是　 　。 （3）经过多次实验得到数据如图乙。小明判断将斜坡放平（），保龄球撞击的塑料瓶数量最多，其依据是　 　。 （4）若将保龄球置于Q点由静止释放，请分析是否能完成以上实验，并说明理由　 　。 22．探究电流热效应的影响因素。 （1）用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。相同烧瓶内装满了煤油。为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应　 　（选填“相同”或“不同”），通过R1的电流　 　通过R2的电流（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 （2）通电一段时间后，甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致，则故障原因可能是 。 A．R0发生断路 B．R0发生短路 （3）小龙用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h-I关系的是　 　。 23．如图，在＂研究物体的动能与哪些因素有关＂的实验中，将三个小球先后从同一装置的高处滚下（），推动纸盒运动一段距离后静止。 （1）通过观察比较小球推动纸盒运动的距离来比较小球动能的大小，这种科学研究的方法与以下选项中的（　　）相同。 A．用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱 B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙 C．探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同 D．判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定 （2）要研究动能与质量的关系，我们应选择　 　两图来进行比较； （3）通过对比两次实验可得出结论是　 　 （4）为研究物体的动能与质量的关系，有同学设计了如图d装置，分别让BC两球压缩弹簧到同样的形变程度后自然释放（不考虑摩擦等能量损耗）。老师却否定了此方案，因为该操作会导致B球的初速度　 　（选填＂或＂）C球的初速度。 24．在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图所示，使用规格相同的电加热器加热。 加热时间/min 0 1 2 3 4 甲的温度/℃ 30 34 38 42 46 乙的温度/℃ 10 18 26 34 42 （1）实验应量取　 　（填“质量”或“体积”）相同的甲、乙两种液体； （2）分析上表数据，要在甲、乙两种液体中选择一种液体做冷却液，你认为选择　 　（填“甲”或“乙”）液体较为合理； （3）小益将甲、乙两种液体换成质量、初温都相同的水和食用油，用相同的酒精灯加热至沸腾。她根据“加热食用油到沸腾需要的时间长”，得出食用油的比热容比水的大的结论。她的结论是　 　（选填“正确”或“错误”），原因是　 　。 25．古人使用的投石机是应用杠杆及能量转化的原理制成的。项目化学习小组对其开展研究，并利用木板、橡皮小球筋、瓶盖、等体积实心小球(木球a 石球b、铁球c)制作了简易的投石机，如图，投射时，只要下压抛掷杆及小球，改变橡皮筋的形变程度，松手后抛掷杆即可绕固定轴转动，当抛掷杆碰撞到挡板时，瓶盖内的小球会被抛出。制作完成后，小组依据如下评价表开展了自评。 投石器制作的评价量表 评价指标(总投射10次) 　 　 　 评价等级 优秀 良好 待改进 指标一：投远(平均射程) 射程最远 射程较远 射程较近 指标二：投准 7-10次能投射到指定区域 4-6次能投射到指定区域 3次及以下能投射定区域 指标三：? 　 　 　 （1）小球离开投石机后，在空中飞行过程中动能Eₓ随时间t变化的曲线最接近的是____(选填序号) A． B． C． D． （2）小组自评“投远”这一指标为良好。如何增大射程呢?小组对射程影响因素展开了探究。 小组认为，同一球射程与橡皮筋的形变程度有关。下压抛掷杆分别位于不同位置进行实验。发现在橡皮筋的形变程度越大时，球的射程越远。从能量转化的角度分析橡皮筋形变越大，球射程越远的原因　 　； 小组根据能量转化和动能的影响因素分析，可知小球射出时速度越大，小球的射程越远。已知射程与抛掷小球的质量有关，当橡皮筋的形变程度相同时，3个小球射程由远到近排序为　 　(用字母表示)。小组后来通过实验验证了分析； （3）根据评价需要，请你提出一项指标写在指标三“?”处。　 　 答案解析部分 1．【答案】（1）4.5 （2）向左移动滑动变阻器的滑片直至电压表示数为 （3）0.5 （4）C 【知识点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用；电功率计算公式的应用；测定小灯泡的功率 【解析】【分析】（1）故障：电流表没有示数，电压表有示数时的故障一般为：电压表测量对象断路；电流表有示数，电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。电流表和电压表都没有示数，可能是电压表测量对象以外的部分断路。 （2）根据串联电路电阻越大，分压越大进行分析。 （3）根据图丙读出灯泡两端电压为2.5V时经过灯泡的电流，再由P=UI计算电功率。 （4）根据可知，图像的斜率为灯丝的阻值，结合温度升高，灯丝阻值变大进行分析。 【解答】（1）小灯泡断路，则电压表串联到电路中，测电源电压，所以示数为4.5V。 （2）如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.5V，小于小灯泡的额定电压（2.5V）。若想测出小灯泡的额定功率，应增大灯泡的电压，根据串联电压规律，应减小变阻器的电压，根据串联分压原理，应减小变阻器的阻值，所以接下来的操作是：向左移动滑动变阻器的滑片直至电压表示数为。 （3）如图丙所示，小灯泡电压为2.5V时，电流为0.2A，则小灯泡的额定功率为。 （4）小灯泡的实际功率。以电流的平方（）为横坐标（为灯泡正常发光时的电流大小），以实际功率（）为纵坐标，则图像的斜率表示灯泡的电阻，而灯泡的电阻随温度升高而变大，故图像的斜率是变大的。故C符合题意，ABD不符合题意。 故答案为：C。 （1）小灯泡断路，则电压表串联到电路中，测电源电压，所以示数为4.5V。 （2）如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.5V，小于小灯泡的额定电压（2.5V）。若想测出小灯泡的额定功率，应增大灯泡的电压，根据串联电压规律，应减小变阻器的电压，根据串联分压原理，应减小变阻器的阻值，所以接下来的操作是：向左移动滑动变阻器的滑片直至电压表示数为。 （3）如图丙所示，小灯泡电压为2.5V时，电流为0.2A，则小灯泡的额定功率为 （4）小灯泡的实际功率。以电流的平方（）为横坐标（为灯泡正常发光时的电流大小），以实际功率（）为纵坐标，则图像的斜率表示灯泡的电阻，而灯泡的电阻随温度升高而变大，故图像的斜率是变大的。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．【答案】（1）没有控制水和没有的质量相同 （2）加热时间 （3）2.1×103 （4）B 【知识点】控制变量法；比热容；热量的计算 【解析】【分析】（1）根据和控制变量法进行分析--要控制水和煤油的质量相同。 （2）加热相同的时间，放出的热量相同，则水和煤油吸收的热量相同。 （3）根据图像进行分析，可知煤油的温度变化量是水的两倍，结合进行分析。 （4）根据和底面积进行分析。 【解答】（1）由可知，比较不同物质的吸热能力时，应控制物质的质量相同，题中两种物质的体积相同，由于密度不同，所以质量不同。可知错误之处为：没有控制水和没有的质量相同。 （2）实验使用两个相同的酒精灯加热，相同时间内酒精灯放出的热量相同，因此可以用加热时间来间接反映物质吸收热量的多少。 （3）由图乙可知，水和煤油的加热时间相同，即水和煤油吸收的热量相同，煤油温度变化量是水的两倍，由可知，水的比热容是煤油的两倍，可知煤油的比热容为。 （4）比热容的含义是：吸收相同热量时，比热容越大，温度升高越小，即。 类比容器装水：倒入相同体积的水（对应吸收相同热量Q），容器底面积S越大，水面升高高度h越小，满足，和形式完全对应，因此比热容对应容器的底面积。 故答案为：B。 3．【答案】（1）如图 （2）氯(或 Cl) （3）甲乙两试管中液体开始变蓝色的时间不同 （4）在电阻和电流大小相同时，电流通过导体产生的热与通电时间成正比 【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律） 【解析】【分析】（1）本题要求完成“探究电流产生热量与电阻关系”的串联电路连接，滑动变阻器需要按“一上一下”接线接入电路，电源、开关、滑动变阻器、两个电阻串联即可； （2）根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变； （3）本实验中两个电阻串联，因此通过电阻的电流和通电时间都相同，电阻越大，根据焦耳定律Q=I2Rt，电流产生的热量越多； （4）实验中滑片位置不变，电路总电阻不变，电源电压不变，因此电路中电流不变，两个电阻的阻值固定，满足“电流、电阻都一定”的条件； 【解答】（1）电流从电源正极出发，依次经过开关、滑动变阻器、5Ω电阻、10Ω电阻回到电源负极滑动变阻器任意接一个上端和一个下端接线柱； （2）生成物中有氯离子产生，反应物中只有结构1和水，水不含氯元素，则氯元素只可能是结构1； （3）溶液温度升高更快的试管，更容易达到变色温度，由于乙的电阻更大，产生热量更多，因此乙试管溶液会先变色； （4）从记录的温度数据可得：通电时间越长，溶液升高的温度越大，且温度升高量与时间成正比，而热量被溶液吸收后，温度变化和吸收热量成正比； 故答案为：（1）；（2）氯(或 Cl)；（3）甲乙两试管中液体开始变蓝色的时间不同；（4）在电阻和电流大小相同时，电流通过导体产生的热与通电时间成正比； 4．【答案】（1）电流；控制通过电阻丝的电流不同；甲 （2）大 【知识点】家庭电路的故障分析；安全用电原则；影响电流热效应的因素（焦耳定律） 【解析】【分析】（1）焦耳定律实验：焦耳定律，电流产生热量和电流大小、电阻大小、通电时间有关。本实验甲乙容器内部电阻都是5欧姆，电阻相等，通电时间相同；乙容器外并联一个电阻，分流，造成通过甲、乙容器内电阻丝的电流不一样，用来探究电流产生热量与**电流大小**的关系。U 形管液面高度差反映密闭容器内空气吸热多少，属于转换法。电阻与通电时间相同时，电流越大，产生热量越多。 （2）影响电阻大小的因素：导体材料、长度、横截面积。插头松动，接触位置接触面积变小，接触电阻变大。 （3）焦耳定律实际应用：电路电流不变、时间相同时，电阻越大，产生热量越多，插头处会过热烧坏插座。 【解答】（1）甲乙容器内部电阻阻值相同，通电时间一样，乙外侧并联电阻起到分流作用，使得通过甲、乙容器电阻丝的电流不同，因此实验探究电流产生的热量与电流的关系。乙装置并联电阻丝，目的是分流，使通过甲乙容器内电阻丝的电流不相等。甲电阻丝的电流大于乙电阻丝的电流，电阻、通电时间相同，依据，甲容器产生热量更多。 （2）插头松动，插头和插孔接触面积减小，接触电阻变大；电路中电流不变，通电时间一定，由可知，电阻变大，相同时间产生热量变多，温度过高烧坏插座。 （1）[1][2]由图示实验可知，两电阻丝的阻值相同，乙容器中的电阻与外部的电阻并联，再与甲容器的电阻串联，根据串并联电流规律可知，甲容器中电阻丝的电流等于乙容器中电阻丝的电流和外部电阻的电流之和，则通过甲容器中电阻的电流大于乙容器中电阻的电流，所以，乙装置并联一段电阻丝的目的是控制通过电阻丝的电流不同。两容器中电阻相同、通电时间相等，通过的电流不同，故此装置可以探究：电流产生的热量与电流的关系。 [3]由图可知，甲容器所连接的U形管两侧液面高度差较大，说明甲容器内空气温度变化较大，体积变化较大，所以，电流在甲容器中产生的热量较多。 （2）插头松动后，插头与电饭锅插孔的接触面积减小；由于导体在材料、长度一定的情况下，横截面积越小，电阻越大，故插头与电饭锅插孔的电阻变大；由焦耳定律可知，电流与时间相同时，电阻越大，导体电阻产生的热量越多。 5．【答案】（1）活塞压缩气体、活塞与筒壁摩擦都会导致打气筒发热 （2）活塞与筒壁摩擦会导致打气筒发热 （3）多次测量求平均值 （4）压缩气体做功 【知识点】物体内能的改变方法 【解析】【分析】（1）猜想的完整性：科学探究中，猜想可以是单一因素，也可以是多个因素共同作用。已知猜想 1 和猜想 2 是单一因素，因此猜想 3 可以是两种因素共同作用，即活塞压缩气体和活塞与筒壁摩擦都会导致打气筒发热。 （2）小王实验的结论：小王使用拆除底座的打气筒，活塞运动时没有压缩气体，只有摩擦。实验数据显示 a、b 两处温度均升高，说明摩擦会导致打气筒发热。 （3）数据处理方法：实验中多次重复操作并测量，目的是减小实验误差，常用的方法是多次测量求平均值。 （4）主要发热原因的判断：小敏用完整打气筒（既有摩擦又有压缩气体），b 处（下部）温度远高于 a 处（上部）；小王的实验（只有摩擦）中 a、b 温度相同。对比可知，下部温度更高的主要原因是压缩气体做功。 【解答】（1）①处可以填写的猜想是：活塞压缩气体、活塞与筒壁摩擦都会导致打气筒发热（或两者共同作用导致发热）。 （2）根据小王的实验数据，a、b 两处温度均升高，说明活塞与筒壁摩擦会导致打气筒发热。 （3）两位同学对数据的处理方法是多次测量求平均值，以减小实验误差。 （4）对比分析表中数据，小敏实验中 b 处（下部）温度远高于 a 处，而小王实验中 a、b 温度相同，说明使打气筒下部发热的主要原因是压缩气体做功。 6．【答案】（1）； （2）小灯泡断路； （3）0.75 （4）大于 （5）乙 【知识点】测定小灯泡的功率 【解析】【分析】（1）滑片向左移动时，灯变亮，说明电流变大，则滑动变阻器的有效电阻变小，据此连接； （2）小灯泡不亮、电流表示数几乎为零，说明电路可能断路，电压表示数接近3V，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的支路断路了； （3）根据图乙找到额定电压对应的额定电流，利用P＝UI计算灯泡的额定功率； （4）根据P结合灯的电阻随温度的降低而减小分析； （5）当灯泡两端电压最小时，变阻器两端电压最大，变阻器的阻值最大，由图乙知灯的电压和电流，根据串联电路电压的规律求出变阻器的电压，由欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值确定变阻器的规格。 【解答】（1）滑片P向右端移动时，灯变亮，电流变大，滑动变阻器接入电路阻值变小，则滑动变阻器需要接入右下接线柱，如图所示 （2）小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压，相当于电压表并联在电源两端，则电路故障可能是小灯泡断路。 （3）灯泡额定电压为2.5V，由图乙可知此时电路电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W （4）若灯泡电阻不变，灯泡两端电压变为额定电压的一半时，根据电功率计算公式可知此时灯的实际功率变为额定功率的四分之一，但灯泡的阻值随着温度变化而变化，当灯泡两端电压变为额定电压的一半时，灯泡的温度降低，灯丝阻值减小，根据可知，此时实际功率大于。 （5）结合串联电路的电压关系可知灯泡两端电压最小时，滑动变阻器两端电压最大，由图乙可得灯泡两端电压最小为0.5V，此时电路中电流为0.1A，滑动变阻器两端电压为U滑大＝U电﹣U灯小＝3V﹣0.5V＝2.5V 滑动变阻器最大阻值为，小华在该实验中选用的是乙滑动变阻器。 7．【答案】（1） （2）A （3）0.24；1.5；2.5 （4）8.3 【知识点】测定小灯泡的功率 【解析】【分析】（1）根据滑动变阻器的接法分析； （2）根据电路中灯泡的亮暗和电流表、电压表有无示数情况，可判断电路的连接状态； （3）电流表和电压表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数；灯泡两端的电压为额定电压时，灯泡正常发光； （4）根据表格读出电流值和电压值，根据欧姆定律求出电阻。 【解答】解：（1）滑动变阻器在接入电路中时应采用一上一下的接法，如图所示： （2）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路无电流；电压表有示数且较大，说明电路有电压且与电压表串联的电路是通路，所以故障原因是灯泡断路，故选A； （3）电流表使用0～0.6A量程，电流表示数为0.24A，电压表使用0～3V量程，电压表示数为1.5V，灯泡两端的电压为2.5V时，灯泡会正常发光，故应调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V； （4）由图可知，灯泡正常发光时的电压为2.5V，电流为0.3A，由欧姆定律可知，灯泡的电阻为：R8.3Ω。 故答案为：（1）如图；（2）A；（3）0.24；1.5；2.5；（4）8.3。 8．【答案】（1） （2）小灯泡断路 （3）0.75 （4）灯丝的电阻随温度的升高而增大 【知识点】测定小灯泡的功率 【解析】【分析】（1）滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中； （2）两电表指针始终处于图乙所示位置，即电压表有示数，电流表没有示数，可能是小灯泡断路； （3）根据图像可以知道小灯泡正常工作时的电流，再根据P＝UI，计算出小灯泡的额定功率； （4）根据影响电阻大小的因素分析判断即可得出原因。 【解答】（1）滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中，如下图所示： ； （2）已知小科准备的元件都是完好的，闭合开关后，小科发现电压表、电流表示数如图乙所示，即电压表有示数，电流表没有示数，说明小灯泡断路； （3）小灯泡的额定电压为2.5V，根据图乙可知，小灯泡正常工作时的电流为0.3A，所以其额定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W； （4）由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是定值，其电流与其两端的电压不成正比。 9．【答案】（1）热量 （2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比 （3）1.6 （4）更大 【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律） 【解析】【分析】（1）优质保温材料可以保温也可以隔热； （2）水吸热的多少，通过水升温的多少来反映，由Q＝I2Rt分析得出结论： （3）电流大小反映来比较加热多少；水吸热的多少，通过水升温的多少来反映，Q吸＝cm△T和Q＝I2Rt分析等于结果； （4）煤油的比热容比水小，相同热量下，比热容越小，温度升高越多。 【解答】（1）采用优质保温材料的目的是减少实验过程中热量的散失； （2）水的质量相同，水温变化△T与吸热的多少成正比，水温变化△T越大，电阻丝放出的热越多，即当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比； （3）不计热量损失，Q吸＝Q放，cm△T＝I2Rt， △T41.6℃； （4）煤油的比热容比水小，相同热量下，比热容越小，温度升高越多，故实验时仅将图甲中的水换成煤油，其余条件不变，温度的变化会更大。 故答案为：（1）热量；（2）当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比；（3）1.6；（4）更大。 10．【答案】（1）煤油 （2）温度计示数变化的大小 （3）在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多 （4）不能 【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律） 【解析】【分析】（1）水的比热容大于煤油的比热容，质量相同的水和煤油吸热相同，煤油的温度升高得多，实验现象明显； （2）实验中，通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，采用了转换法； （3）电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，根据实验现象得出结论； （4）英国科学家焦耳经过大量的实验，最后得出焦耳定律，其表达式为Q＝I2Rt。 【解答】（1）为了让实验效果更显著，即温度计的示数变化的更明显，应在图A的甲、乙两瓶中加入比热容较小的煤油，这样才吸收相同的热量时，煤油升高得温度更多，实验效果更显著。 （2）本实验通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，这是用到了转换法。 （3）两个容器内的电阻阻值相同，右侧容器内的电阻和另一电阻并联，通过右侧的电流为支路电流，通过左侧的电流为干路电流，由并联电路中干路电流等于各支路的电流之和可知，通过左侧的电流大于通过右侧的电流，通电时间相同，所以，该实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系，一段时间后，观察到左侧U形管液面高度差比右侧大，则可以得出的结论：在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多。 （4）本实验的探究只能说明电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，不能直接得出焦耳定律的公式，英国科学家焦耳经过大量的实验，最后得出焦耳定律，其表达式为Q＝I2Rt。 故答案为：（1）煤油；（2）温度计示数变化的大小；（3）在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多；（4）不能。 11．【答案】（1）并联电路保持灯泡两端电压不变；不同 （2）不能控制变量 （3）灯泡L2短路 （4）通过小灯泡的电流相同时，灯泡两端电压越大，电功率越大。 【知识点】测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素 【解析】【分析】（1）根据控制变量法分析；为了避免偶然性，寻找普遍规律，实验中要选择规格不同的灯泡进行实验； （2）电流做功的大小与电压、电流和通电时间三个因素有关，当研究与其中某一个因素的关系时，应控制其余的因素不变； （3）灯泡L1、L2串联，V1表测L1的电压，V2表测L2的电压；闭合开关，发现灯L1亮、灯L2不亮，说明电路是通路；电压表V2无示数，说明电压表V2并联的电路短路，据此分析； （4）灯L2比L1亮，可知灯L2的电功率比L1大；U1＝0.6V，U2＝0.9V，可知灯L2两端电压比L1大据此分析。 【解答】 （1）研究电功率和电流的关系，应控制电路两端的电压相同，因此选择甲图；为了避免偶然性，寻找普遍规律，实验中要选择规格不相同的灯泡进行实验； （2）丙电路中，滑动变阻器滑片移动时，灯泡两端的电压和电流都在变化，无法控制电流或者电压不变，因此无法利用控制变量法探究电流做功与电压、电流的关系； （3）灯泡L1、L2串联，V1表测L1的电压，V2表测L2的电压；闭合开关，发现灯L1亮、灯L2不亮，说明电路是通路；电压表V2无示数，说明电压表V2并联的电路短路，故电路发生的故障是灯泡L2短路； （4）灯L1和L2串联，可知通过两灯的电流相同；灯L2比L1亮，可知灯L2的电功率比L1大；U1＝0.6V，U2＝0.9V，可知灯L2两端电压比L1大，由此可得：通过小灯泡的电流相同时，灯泡两端电压越大，电功率越大。 故答案为：（1）并联电路保持灯泡两端电压不变；不同；（2）不能控制变量；（3）灯泡L2短路；（4）通过小灯泡的电流相同时，灯泡两端电压越大，电功率越大。 12．【答案】（1） （2）电功率/W （3）增大变阻器的最大阻值或减小电源电压 （4）灯泡烧坏了/灯丝断路 【知识点】实物的电路连接；变阻器的原理及其使用；电流表、电压表在判断电路故障中的应用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素 【解析】【分析】（1）滑动变阻器一上一下接进电路，通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值，连入电路的有效长度越长，说明连入电路的阻值越大。 （2）根据实验目的确定需要补充的内容--实验目的是测量灯泡的电功率。 （3）串联电路分压特点：电阻越大，分压越大。 （4）电流表没有示数，电压表有示数，故障可能是电压表测量对象断路。 【解答】（1）滑片P向右移动时灯泡变暗，说明电路中电流减小，变阻器连入电路的阻值变大， 应将滑动变阻器的A接线柱与灯泡右接线柱相连，如图所示。 （2）实验测量的是灯泡的电功率，可知“★”处应为电功率/W。 （3）移动滑片，灯泡的电压始终大于2V，由串联分压可知，是因为变阻器的最大阻值过小，可更换最大阻值更大的变阻器或减小电源电压，减小变阻器需要的分压。 （4）继续向左移动滑片，变阻器连入电路的阻值减小，电路中电流增大，电流表示数突然减为零，可能是因为电流过大，导致灯泡烧坏。 13．【答案】（1）②③④ （2） （3）相同 （4）弹簧压缩相同程度时弹性势能相同，转化为钢球的动能相同，导致木块移动距离相同，无法比较动能与质量的关系 【知识点】势能的影响因素；动能和势能的转化与守恒 【解析】【分析】（1）转换法：用更易观察的现象来反映不易观察的现象的研究方法。 （2）根据实验结论：弹簧被压缩的程度越大，弹性势能也越大和弹性势能的大小通过木块移动的距离来体现进行分析判断。 （3）根据控制变量法进行分析，要控制变量的唯一性。 （4）弹性形变量相同，则弹性势能相同，小球的动能相同，木块移动距离相同，不能探究动能与质量的关系。 【解答】（1）弹性势能的大小通过木块移动的距离来体现，使用了转换法。 ①探究“杠杆的平衡条件” 直接测量力和力臂，未使用转换法； ②电热通过温度计示数变化或液柱高度变化体现，使用了转换法； ③电阻大小通过电流表示数或灯泡亮度体现，使用了转换法； ④电磁铁磁性强弱通过吸引大头针的数量体现，使用了转换法。 故答案为：②③④。 （2）弹簧被压缩的程度越大，弹性势能也越大，则木块移动距离越大，可知实验结果为：。 （3）研究弹性势能与弹簧材料的关系时，需控制其他变量相同（如压缩长度），只改变材料。因此应将不同材料的弹簧压缩到相同长度。 （4）小舟的方案中，用同一弹簧压缩相同程度，说明弹性势能相同。释放后弹性势能转化为钢球的动能，因此不同质量的钢球获得的动能相同，会导致木块移动距离相同，可知无法比较动能与质量的关系。 14．【答案】（1）质量 （2）相同 （3）温度的变化或升高的温度 （4）弱 【知识点】比热容 【解析】【分析】探究不同物质的吸热本领时，需控制物质的质量相同，这是控制变量法的应用。 【解答】(1) 若控制体积相同，由于水和食用油的密度不同，其质量会不同，会影响实验结果。 (2) 实验中通过加热时间来反映吸收热量的多少，这是转换法。为了保证在相同时间内，水和食用油吸收的热量相等，两个电加热器的规格必须相同。 (3) 在加热时间相同（即吸收热量相同）的条件下，通过比较升高的温度（或温度变化量）来研究水和食用油吸热能力的差异。温度升高越少，说明其吸热能力越强。 (4) 根据比热容的定义 c= Q/(mΔt)，当质量 m、加热时间 T（反映 Q）、升高的温度 Δt都不同时，可以通过比较Δt/(mT)的比值大小来判定。该比值越大，代表物质的比热容越小，其吸热能力越弱。 15．【答案】（1）转换 （2）热传递 （3）控制电流、通电时间相等 【知识点】实验探究的其他思想方法；影响电流热效应的因素（焦耳定律） 【解析】【分析】本题围绕 “探究影响电流通过导体产生热量多少的因素” 实验展开，考查实验方法、能量转化方式及串联电路的设计意图。 【解答】(1) 实验中，电阻丝产生的热量无法直接测量，通过煤油升高的温度来间接反映，这种方法是转换法。同时，实验控制煤油的质量、初温等条件相同，用到了控制变量法。 (2) 电阻丝通电后发热，通过热传递将热量传递给煤油，使煤油的内能增大。 (3) 串联电路中电流处处相等，且通电时间相同，将电路设计成串联，是为了控制通过 R1和 R2的电流和通电时间相同，从而探究电流产生的热量与电阻的关系。 16．【答案】（1）动 （2） （3）质量 （4）不同意，因为撞击后钢球的重力势能也在减小，影响实验 【知识点】动能的影响因素；势能的影响因素；动能和势能的转化与守恒 【解析】【分析】（1）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。 动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 （2）根据质量一定时，高度越高，重力势能越大，和用铁钉向下移动的距离来反映重力势能大小进行分析。 （3）由控制变量法进行分析，唯一变量即为探究的影响因素。 （4）要探究动能与速度大小的关系应控制重力势能不变，撞击后钢球的重力势能发生改变，影响实验，所以不同意该同学的观点。 【解答】（1） 钢球从高处下落时，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能。 （2）由图可知，h1>h2>h3，重力势能由1到3逐渐减小，可知铁钉向下移动的距离逐渐减小，即。 （3）小球从相同高度落下，改变质量，可知探究的是重力势能与质量的关系。 （4）撞击后钢球的重力势能也在减小，会影响实验，所以不能研究动能大小与速度大小的关系。 17．【答案】（1）A （2）③ （3）0.75 （4）C 【知识点】串、并联电路的电压特点；变阻器的原理及其使用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素 【解析】【分析】（1）滑动变阻器一上一下接进电路，通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值，连入电路的有效长度越长，说明连入电路的阻值越大。 （2）故障：电流表没有示数，电压表有示数时的故障一般为：电压表测量对象断路；电流表有示数，电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。电流表和电压表都没有示数，可能是电压表测量对象以外的部分断路。 （3）根据图乙读出电压为2.5V时的电流大小，再由P=UI计算灯泡的额定功率。 （4）串联电路电流处处相等，电阻越大，分压越大，总电阻等于各用电器电阻之和。 【解答】（1）为了电路安全，闭合开关前，应使变阻器的滑片移至阻值最大处，即A端。 （2）电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源之间通路，但电流表无示数，说明灯泡存在断路。 若①断路，整个电路处于断路状态，电压表没有示数，故①错误； 若②断路，电路为通路，电流表有示数，电压表断路，没有示数，故②错误； 若③断路，电压表串联进电路，电阻很大，电路中电流很小，所以没有示数，电压表分压很大约为电源电压，故③正确。 （3）由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，经过灯泡的电流为0.3A，可知灯泡的额定功率为。 （4） 小灯泡L2 的额定电压与L1相同，L2 的额定功率更大，由R=U2/P可知，L2 的电阻更小，由串联分压的特点可知，L2 两端的电压更小，则变阻器两端分压更大，阻值不变，由I=U/R可知，电路中电流将变大。 故答案为：C。 18．【答案】（1）便于控制小球的运动方向或保证小球运动方向不偏离 （2）速度 （3）运动速度相同时，物体质量越大，动能越大 （4）不能，如果管壁光滑，物块将一直做匀速直线运动不会停下，不能达到探究目的 【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素 【解析】【分析】（1）亚克力管表面光滑，摩擦力较小； （2）影响动能大小的因素为：速度的大小和物体的质量大小； （3）实验过程中，可以将动能转为物块移动的距离； （4）一切物体在不受任何外力作用时，将保持原有的运动状态，包括静止和匀速直线运动状态； 【解答】（1）亚克力管表面光滑，摩擦力较小，可以减少能量损失，使实验结果更准确；同时透明材质便于观察钢球的运动过程； （2）A、B组实验中钢球质量相同（均为m1），但释放高度不同（h1 > h2），导致钢球到达水平管时的速度不同（v1 > v2），因此研究的是动能与速度的关系； （3）h2 = h3说明钢球到达水平管时的速度相同，但m1 > m2导致s2 > s3，说明质量更大的钢球动能更大； （4）绝对光滑时，物块不受摩擦力，被撞击后会以恒定速度无限运动，无法通过移动距离反映动能大小； 故答案为：（1）便于控制小球的运动方向或保证小球运动方向不偏离； （2）速度； （3）运动速度相同时，物体质量越大，动能越大； （4）不能，如果管壁光滑，物块将一直做匀速直线运动不会停下，不能达到探究目的。 19．【答案】小球受到了摩擦力、小球的机械能转化成了内能；A；c 【知识点】动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒；机械能守恒 【解析】【分析】（1）力是改变物体运动状态的原因，可知小球运动状态改变直至停止的原因是受到摩擦力的作用。 （2）根据在粗糙平面上运动时，小球克服摩擦做功，部分机械能转化为内能可知，机械能减小，则重力势能减小，高度减小进行分析。 （3）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。 动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 物体做曲线运动，在最高点速度不为零，即动能不为零。 【解答】（1）由于小球运动过程中受到了摩擦力、小球的机械能转化成了内能，所以小球最终停下来。 （2）小球从斜面甲高H处静止释放，小球在水平面受到摩擦力，机械能减小，小球在乙斜面到达的最大高度h＜H。故选A。 （3）根据题意，若将轨道换成如图丙AOB的完全光滑轨道，则机械能守恒；小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，整个过程中，机械能守恒。 a虚线的最高点超过了A点的高度，这是不可能的； b虚线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b虚线所示的机械能大于A点的机械能，也是不可能的； c虚线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，符合实际。 故答案为：c。 20．【答案】（1）小球冲上斜坡的最大距离与质量无关 （2）小于；部分机械能转化为内能 （3）在左侧轨道的不同高度释放小球，测量其冲上右侧轨道的最大距离 【知识点】科学探究的基本环节；动能和势能的转化与守恒 【解析】【分析】（1）根据表格数据分析小球冲上同一轨道的最大距离随小球质量的变化规律； （2）根据小球运动过程中要克服阻力做功分析； （3）小球到达坡底时的速度与它在斜坡上的高度有关，据此设计实验。 【解答】（1）根据表格数据可知，小球的质量逐渐变大（从20g→60g），但小球冲上同一轨道的最大距离不变（约30.0cm），那么得到结论：小球冲上斜坡的最大距离与质量无关。 （2）在实验过程中，小球在右侧粗糙的弧形轨道上升的最大高度总是小于小球在左侧轨道释放时的高度，理由还是：在右侧粗糙轨道上，小球会受到摩擦力，导致部分机械能转化为内能，因此机械能不守恒，在右侧能到达的最高点变低。 （3）探究猜想三，即探究冲上斜坡的最大距离与运动到坡底时速度的大小是否有关，则实验时变量为小球运动到坡底时速度的大小，可以在左侧轨道的不同高度释放小球，测量其冲上右侧轨道的最大距离。 （1）由表中数据可知，小球的质量逐渐变大，但小球冲上同一轨道的最大距离不变，可知小球冲上斜坡的最大距离与质量无关。 （2）[1][2]在右侧粗糙轨道上，小球会受到摩擦力，导致部分机械能转化为内能，因此机械能不守恒，在右侧能到达的最高点变低，即小球在右侧粗糙的弧形轨道上升的最大高度总是小于小球在左侧轨道释放时的高度。 （3）猜想三认为冲上斜坡的最大距离与运动到坡底时速度的大小有关，则实验时变量为小球运动到坡底时速度的大小，可以在左侧轨道的不同高度释放小球，测量其冲上右侧轨道的最大距离。 21．【答案】（1）不变 （2）让保龄球从同一位置由静止释放 （3）斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多 （4）不能；Q 点高度更低，小球重力势能小，转化的动能不足，无法冲上右侧斜坡撞击塑料瓶。 【知识点】动能和势能的转化与守恒 【解析】【分析】（1）机械能守恒条件：只有重力做功、忽略空气阻力与摩擦阻力时，物体的机械能总量保持不变，下滑过程重力势能转化为动能，机械能总和不变。 （2）控制变量法探究实验：探究斜面倾角的影响时，要控制小球到达右侧斜面底端的初速度相同；让小球从左侧斜面同一位置静止释放，小球滑到水平面时的速度相等。 （3）图像数据分析规律：从图像乙可以看出，斜面倾角 θ 越大，撞倒塑料瓶数量越少；倾角越小，撞倒塑料瓶数量越多，由此可推理倾角为 0°（水平）时撞倒瓶子数量最多。 （4）重力势能与动能转化：重力势能由质量和高度决定，释放高度越低，小球初始重力势能越小，转化得到的动能越小，可能无法冲上右侧斜面撞击塑料瓶，无法完成实验。 【解答】（1）不考虑任何阻力，保龄球下滑时只有重力做功，重力势能转化为动能，机械能总量不变，故填不变； （2）控制保龄球到达右侧斜坡底端的初速度一致，需要每次让保龄球在左侧斜坡同一位置由静止释放，保证下滑到水平面的速度相同，故填让保龄球从同一位置由静止释放； （3）由图乙曲线变化趋势可知，随着斜面倾角不断减小，保龄球撞倒塑料瓶的数量持续增多，因此推理斜坡放平（θ=0°）时撞倒瓶子数量最多，故填斜面倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多； （4）不能完成实验；理由：Q 点位置更低，保龄球的初始重力势能更小，转化得到的动能不足，无法冲上右侧斜坡撞击塑料瓶。 故答案为：(1) 不变； (2) 让保龄球从同一位置由静止释放； (3) 斜面倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多； (4) 不能；Q 点高度更低，小球重力势能小，转化的动能不足，无法冲上右侧斜坡撞击塑料瓶。 （1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中，只有重力势能与动能的相互转化，机械能守恒，所以机械能不变。 （2）为保证每次保龄球冲上右侧斜坡的初速度不变，小明应让保龄球从同一位置由静止释放。因为根据机械能守恒定律，从同一位置释放，保龄球初始的重力势能相同，到达斜坡底部时转化的动能相同，速度也就相同。 （3）根据图乙可知，斜坡倾角越小，保龄球撞击的塑料瓶数量越多，由此推测，当斜坡放平（）时，保龄球撞击的塑料瓶数量最多。 （4）因为机械能守恒，保龄球在右侧能到达的最高点与Q点一样高，而塑料瓶的位置比Q点要高，所以保龄球无法撞击到塑料瓶，不能完成实验。 22．【答案】（1）相同；小于 （2）A （3）A 【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律） 【解析】【分析】（1）焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，公式为Q=I2Rt；探究热量与电流的关系时，要控制电阻、通电时间相同，改变电流，采用控制变量法。 （2）并联电路电流规律：并联电路干路电流等于各支路电流之和； （3）电路故障分析：断路时支路无电流，短路时电阻被短路无电热； （4）热量与液面高度、电流图像分析：煤油吸收热量越多，膨胀程度越大，液面上升高度h越大，h与产生的热量Q成正比； 【解答】（1）探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需要控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。所以选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相同；由图1可知，R1与R0并联后再与R2串联，根据串并联电路的电流规律可知，通过R1的电流小于通过R2的电流。 （2）电流通过电阻丝产生的热量，甲、乙两烧瓶内电阻丝阻值相同，通电时间相同，若玻璃管内液面上升高度始终一致，说明产生的热量相同，即通过两电阻丝的电流相同。 A．若R0发生断路，R2与R1串联，此时通过两电阻丝的电流相同，产生的热量相同，液面上升高度一致。故A符合题意； B．若R0发生短路，R1被短路，没有电流通过R1，不符合条件。故B不符合题意。 故选A。 （3）根据焦耳定律，在电阻R和通电时间t相同时，产生的热量Q与电流I的平方成正比。玻璃管内液面上升的高度h与热量Q成正比，因此h与成正比，图像应为过原点的抛物线（开口向上），对应图3中的A。 （1）[1][2]探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需要控制电阻和通电时间相同，改变电流大小。所以选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相同；由图1可知，R1与R0并联后再与R2串联，根据串并联电路的电流规律可知，通过R1的电流小于通过R2的电流。 （2）电流通过电阻丝产生的热量，甲、乙两烧瓶内电阻丝阻值相同，通电时间相同，若玻璃管内液面上升高度始终一致，说明产生的热量相同，即通过两电阻丝的电流相同。 A．若R0发生断路，R2与R1串联，此时通过两电阻丝的电流相同，产生的热量相同，液面上升高度一致。故A符合题意； B．若R0发生短路，R1被短路，没有电流通过R1，不符合条件。故B不符合题意。 故选A。 （3）根据焦耳定律，在电阻R和通电时间t相同时，产生的热量Q与电流I的平方成正比。玻璃管内液面上升的高度h与热量Q成正比，因此h与成正比，图像应为过原点的抛物线（开口向上），对应图3中的A。 23．【答案】（1）D （2）ac （3）当质量相等时，速度越大，物体的动能越大 （4） 【知识点】实验探究的其他思想方法；动能和势能的大小变化；动能的影响因素；动能和势能的转化与守恒 【解析】【分析】（1）转换法是指将不易直接测量、看不见、摸不着的物理量，转换成容易观察、容易测量的物理量来研究； （2）控制变量法：当一个物理量或实验现象受多个因素影响时，只改变其中一个因素，保持其他因素不变，来研究该因素对研究对象的影响的方法； （3）根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 【解答】（1）A、磁感线实际不存在，是人们为形象描述磁场分布建立的模型，属于模型法，故A选项不符合题意； B、用黄豆和芝麻混合前后体积变化来研究分子之间有间隙的实验中，黄豆和芝麻并不是分子，而是模拟分子，属于模型法，故B选项不符合题意； C、探究压力作用效果与受力面积的关系实验是利用了控制变量法，故C选项不符合题意； D、判断电路中是否有电流实验中，电流看不见，摸不着，可以通过电路中的灯泡是否发光来确定，属于转换法，故D选项符合题意； 故答案为：D。 （2）要研究动能与质量的关系，必须保证速度相同，质量不同，即让质量不同的小球从同一斜面的相同高度自由滚下来，因此要选择a图和c图，故答案为：ac。 （3）观察ab两次实验，质量相等，hA大于hB，即小球到达水平面的初速度a球大于b球，推动纸盒的距离是a大于b，所以通过对比ab两次实验可以得出的结论是：当质量相等时，速度越大，物体的动能越大；故答案为：当质量相等时，速度越大，物体的动能越大。 （4）由题意知分别将BC两球压缩弹簧到同样的形变程度，弹性势能相同，释放后，弹性势能转化成小球的动能也相等，根据动能的计算公式，mBmC，因此VBVC，故答案为：。 24．【答案】（1）质量 （2）甲 （3）错误；没有使水和食用油升高相同的温度 【知识点】比热容 【解析】【分析】本题考查比较不同物质吸热能力的实验，核心是控制变量法的应用和比热容特性的理解。实验中用相同电加热器，通过加热时间反映液体吸收热量的多少；比热容大的物质，吸热能力强，升温慢，更适合做冷却液。 【解答】(1) 比较不同物质的吸热能力，需要控制两种液体的质量相同、吸收的热量相同，再比较升温快慢。因此实验应量取 质量 相同的甲、乙两种液体。 (2) 分析表格数据，相同加热时间内（吸收相同热量），甲升温慢、乙升温快，说明甲的比热容更大。比热容大的物质，升高相同温度时吸收的热量更多，冷却效果更好，因此选择 甲 液体做冷却液较为合理。 (3) 她的结论是 错误 的。原因是：探究比热容大小的实验需要控制升高的温度相同，比较加热时间；而水和食用油的沸点不同，加热至沸腾时升高的温度不相同，无法通过加热时间直接比较比热容的大小。 25．【答案】（1）A （2）橡皮筋形变越大，存储的弹性势能越多，转化为小球的动能越大，初速度越大，射程越远。；abc （3）结构稳定性（或操作便捷性、材料耐用性等） 【知识点】动能的影响因素；动能和势能的转化与守恒 【解析】【分析】（1）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。 动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 （2）弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。 （3）针对投石器的评价，还可以从结构是否稳定等角度进行评价。 【解答】（1）石头离开后，先上升后下降，在上升过程中动能转化为重力势能，可知动能减小，在最高点重力势能最大，则动能最小，但此时仍有水平速度，所以动能不为零。在下降过程中，重力势能转化为动能，可知动能又逐渐变大。 故答案为：A。 （2） 橡皮筋的形变程度越大，存储的弹性势能越多，松手后弹性势能转化为抛掷杆和小球的动能。形变越大，转化的动能越多，小球获得的初速度越大，因此射程越远。 铁球的密度大于石球大于木球，由可知，铁球的质量最大，木块的质量最小，弹性势能相同，则小球的动能相同，由于铁球的质量最大，则速度最小，可知距离最进，则由远到近的顺序为：木球（a）>石球（b）>铁球（c）。 （3）评价投石机的性能时，除了“投远”和“投准”外，还可以从结构稳定性、操作便捷性、材料耐用性等角度设计指标。例如： 结构稳定性：投石机在多次投射后是否出现松动或损坏。 操作便捷性：下压抛掷杆是否省力或容易控制。 材料耐用性：橡皮筋或木板是否容易磨损。 学科网（北京）股份有限公司 $