2023年初中物理自主招生講義62（習(xí)題解析）

初中物理自主招生講練62答案與解析一．電流的熱效應(yīng)（共4小題）1．下列用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．電暖氣 B．計(jì)算器 C．電視機(jī) D．筆記本電腦答案與解析：A、電暖氣工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，故A符合題意；B、計(jì)算器工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故B不符合題意；C、電視機(jī)工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故C不符合題意；D、筆記本電腦工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D不符合題意。故選：A。2．如圖所示的用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．計(jì)算器 B．電風(fēng)扇 C．電暖氣 D．電視機(jī)答案與解析：A、計(jì)算器工作時(shí)主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故A不合題意；B、電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用了電流的磁效應(yīng)，故B不合題意；C、電暖氣將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，故C符合題意；D、電視機(jī)工作時(shí)注意把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D不合題意。故選：C。3．假設(shè)導(dǎo)體沒(méi)有電阻，當(dāng)用電器通電時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．白熾燈仍然能發(fā)光 B．電動(dòng)機(jī)仍然能轉(zhuǎn)動(dòng) C．電飯鍋仍然能煮飯 D．電熨斗仍然能熨衣服答案與解析：白熾燈、電飯鍋、電熨斗都是利用電流的熱效應(yīng)工作的，如果導(dǎo)體沒(méi)有電阻，當(dāng)用電器通電時(shí)，用電器不會(huì)產(chǎn)生電熱，白熾燈不能發(fā)光，電飯鍋不能煮飯，電熨斗不能熨衣服。如果導(dǎo)體有電阻，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，假設(shè)導(dǎo)體沒(méi)有電阻，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)產(chǎn)生電熱，電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，效率更高更好。故選：B.4．圖為一種電磁爐的原理示意圖，它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁性材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的感應(yīng)電流（渦流）而產(chǎn)生熱量；同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱，從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。（1）使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙塵、無(wú)廢氣、清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)（只寫(xiě)名稱，不寫(xiě)內(nèi)容）。（2）在使用電磁爐時(shí)，鍋和爐之間熱量的傳遞方向是A。A.從鍋到爐B.從爐到鍋（3）電磁爐加熱食物的過(guò)程中，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。答案與解析：（1）根據(jù)電磁爐的工作原理可知，電磁爐在使用中可能涉及到的物理知識(shí)有：電流的磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)、電流的熱效應(yīng)；（2）由于鍋體產(chǎn)生電流，電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生熱量，所以熱量產(chǎn)生于鍋體，所以熱量是由鍋傳給爐，故選A；（3）電磁爐工作時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。答：（1）電流的磁效應(yīng)；電磁感應(yīng)現(xiàn)象；電流的熱效應(yīng)（合理皆可）；（2）A；（3）電；內(nèi)能。二．焦耳定律（共7小題）5．電烙鐵通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接電烙鐵的導(dǎo)線卻沒(méi)有明顯發(fā)熱，這是主要是因?yàn)椋ǎ〢．導(dǎo)線的絕緣皮隔熱 B．導(dǎo)線散熱比電烙鐵快 C．通過(guò)導(dǎo)線的電流小于通過(guò)電烙鐵的電流 D．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電烙鐵電熱絲的電阻答案與解析：電烙鐵在使用時(shí)，電烙鐵和銅導(dǎo)線串聯(lián)，I電烙鐵＝I導(dǎo)線，通電時(shí)間t相同，∵Q＝I2Rt，R電烙鐵＞R導(dǎo)線，∴電流產(chǎn)生的熱量：Q電烙鐵＞Q導(dǎo)線，從而出現(xiàn)通電一段時(shí)間后電烙鐵變得很燙、而連接電烙鐵的銅導(dǎo)線卻不怎么熱的現(xiàn)象；由以上分析可知，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)，D正確。故選：D。6．小潔家購(gòu)買了一臺(tái)電飯鍋，在使用時(shí)聞到橡膠的焦糊味，用手摸其電源線發(fā)現(xiàn)很熱，而其它用電器仍正常工作，請(qǐng)你用所學(xué)的物理知識(shí)幫小潔分析一下，發(fā)生這一現(xiàn)象的原因是（）A．電壓太高 B．電源線太粗 C．電源線太細(xì) D．電源線太短答案與解析：電飯鍋與電源線串聯(lián)，流過(guò)它們的電流I相等，電源線很熱，說(shuō)明電源線電阻產(chǎn)生的熱量多，電源線電阻比較大。導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料、導(dǎo)體長(zhǎng)度、導(dǎo)體橫截面積有關(guān)，電飯鍋電源線的材料、長(zhǎng)度一定，電阻較大，是因?yàn)殡娫淳€橫截面積太小，電源線太細(xì)造成的。故選：C。（多選）7．小輝想探究電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)。他連接了如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中兩個(gè)完全相同的燒瓶?jī)?nèi)分別裝有質(zhì)量相等、初溫均為25℃的煤油，阻值為5Ω和10Ω的電阻絲R1、R2．閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間后，記錄此時(shí)兩個(gè)溫度計(jì)的示數(shù)。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．此實(shí)驗(yàn)探究的是熱量與電阻的關(guān)系 B．此實(shí)驗(yàn)探究的是熱量與電流的關(guān)系 C．此實(shí)驗(yàn)探究的是熱量與時(shí)間的關(guān)系 D．此實(shí)驗(yàn)中用溫度計(jì)示數(shù)變化的大小反映產(chǎn)生熱量的多少答案與解析：ABC、由圖可知，兩電阻絲串聯(lián)，則通過(guò)兩電阻絲的電流和通電時(shí)間是相同的，電阻不同，所以探究的是熱量與電阻的關(guān)系，故A正確，BC錯(cuò)誤；D、電流通過(guò)電阻絲做功，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生的熱量被煤油吸收，煤油吸收熱量、溫度升高，所以，本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)變化反映電流產(chǎn)生的熱量多少，故D正確。故選：AD。（多選）8．為了研究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”，小秋設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)：先在一塊電路板上插上四根相同的竹筷，然后在相對(duì)的兩根竹筷間分別連上阻值不同的電阻絲AB和CD（RAB＜RCD），最后和開(kāi)關(guān)、蓄電池組成一電路。實(shí)驗(yàn)時(shí)，小秋將一塊長(zhǎng)方體泡沫塊水平放在兩根電阻絲上，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)擱在CD上的泡沫塊先被切斷。下列說(shuō)法正確的是（）A．本實(shí)驗(yàn)研究的是電熱Q與電流I的關(guān)系 B．實(shí)驗(yàn)中兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量是QAB＞QCD C．將泡沫塊換成薄石蠟塊也可以完成該實(shí)驗(yàn) D．本實(shí)驗(yàn)研究的是電熱Q與電阻R的關(guān)系答案與解析：AD、由圖可知，AB、CD兩根電阻絲串聯(lián)，所以通過(guò)兩電阻絲的電流相同、通電時(shí)間相同，由焦耳定律可知，該實(shí)驗(yàn)研究的是：當(dāng)通過(guò)的電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系，故A錯(cuò)誤，D正確；B、因?yàn)閮呻娮杞z串聯(lián)，所以通過(guò)電阻的電流相等，因?yàn)镽AB＜RCD，根據(jù)Q＝I2Rt可知，導(dǎo)體電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，即QAB＜QCD，故B錯(cuò)誤。C、本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)觀察泡沫塊的熔化快慢來(lái)判斷電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，所以將泡沫塊換成薄石蠟塊也可以完成該實(shí)驗(yàn)，故C正確。故選：CD。9．如圖所示，甲、乙兩個(gè)完全相同的玻璃瓶?jī)?nèi)有阻值分別為R甲、R乙的電阻絲，瓶中插入溫度計(jì)a、b。（1）利用此裝置探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時(shí)，在兩瓶中加入質(zhì)量、初溫都相同的煤油。閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，可以通過(guò)比較升高的溫度，判斷電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。此方案是探究電流和時(shí)間相同時(shí)，電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系。（2）在甲、乙兩瓶?jī)?nèi)換用質(zhì)量、初溫都相同的不同液體，且電阻絲的阻值R甲＝R乙時(shí)（選填“＞”、“＜”或“＝”），可以比較不同物質(zhì)的吸熱能力。閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，可以通過(guò)比較升高的溫度，判斷甲、乙兩瓶?jī)?nèi)液體的比熱容。答案與解析：（1）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化，即通過(guò)比較升高的溫度顯示電流產(chǎn)生熱量的多少；探究電流產(chǎn)生的熱量多少與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制通過(guò)甲、乙兩電阻的電流和通電時(shí)間不變。故據(jù)圖可知，此時(shí)兩電阻串聯(lián)，所以電流相同，通電時(shí)間相同，故該裝置可以探究電流和電阻的關(guān)系；（2）探究“不同物質(zhì)的吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)在甲、乙兩瓶?jī)?nèi)換用質(zhì)量、初溫都相同的不同液體，并使甲、乙兩燒瓶中電阻絲的阻值相同，即R甲＝R乙，則相同時(shí)間內(nèi)兩電阻絲上產(chǎn)生的熱量相同，閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，可以通過(guò)比較升高的溫度，判斷電甲、乙兩瓶?jī)?nèi)液體的比熱容，例如：若溫度計(jì)a比溫度計(jì)b溫度升高得快，由Q＝cm△t可知，甲的比熱容小于乙的比熱容。故答案為：（1）升高的溫度；電流；電阻；（2）＝；升高的溫度。10．如圖，甲、乙兩透明密閉容器中都有一段電阻絲，內(nèi)有質(zhì)量相等的空氣，U形管中液面高度的變化可以反映密閉容器中空氣溫度的變化。（1）為研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，將此裝置兩端接到電源，通電一段時(shí)間后，電流在乙容器中產(chǎn)生的熱量較多；（2）若在原電路中再串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)通電相同的時(shí)間時(shí)，可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。答案與解析：（1）上圖中，兩電阻絲串聯(lián)，通過(guò)的電流相等，通電時(shí)間也相等，而5Ω＜10Ω，根據(jù)Q＝I2Rt可知，通電一段時(shí)間后，電流在乙容器中產(chǎn)生的熱量較多；（2）若在原電路中再串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)移動(dòng)變阻器的滑片可改變電路的電流，以甲或乙容器的電阻絲（電阻大小不變）為研究對(duì)象，當(dāng)通電相同的時(shí)間時(shí)，可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。故答案為：（1）乙；（2）電流。11．某同學(xué)組裝了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)研究電流的熱效應(yīng)，其中甲、乙為兩個(gè)完全相同的密閉容器，a、b、c為每根阻值均為5Ω的電阻絲。（1）該同學(xué)設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)裝置的目的主要是探究下列哪一種關(guān)系C。A．電阻產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系B．電阻產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系C．電阻產(chǎn)生的熱量與通過(guò)該電阻的電流的關(guān)系（2）a、b兩根電阻絲在相等的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為Qa：Qb＝4：1。（3）若將C電阻絲換成10Ω的電阻絲。則此時(shí)a、b兩根電阻絲在相等的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為Q'a：Q'b＝9：4。（4）若接通電路后U形管內(nèi)A內(nèi)的液面高度差明顯變大，而U形管B的液面高度差沒(méi)有變化，則出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是BD（可多選）。A．a(chǎn)電阻絲斷路B．b電阻絲斷路C．c電阻絲斷路D．c電阻絲短路。答案與解析：（1）圖中裝置中一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即I右＝I左，兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知I右＝I內(nèi)+I外，所以，I左＞I內(nèi)，燒瓶?jī)?nèi)的電阻值都是5Ω，阻值相等，通電時(shí)間相等，電流不同，運(yùn)用控制變量法，電阻產(chǎn)生的熱量與通過(guò)該電阻的電流的關(guān)系；（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即Ia＝2Ib，則a，b兩根電阻絲在相等的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比＝＝＝；（3）若將C電阻絲換成10Ω的電阻絲。根據(jù)I＝可得，此時(shí)右邊兩電阻的電流之比為1：2，則左邊電流為3I，則此時(shí)a、b兩根電阻絲在相等的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比＝＝＝；（4）A、若a電阻絲斷路就不會(huì)發(fā)熱，接通電路后U形管內(nèi)A內(nèi)的液面高度差不會(huì)明顯變大，故A不符合題意；B、若b電阻絲斷路，電流可以經(jīng)過(guò)c電阻絲，但c在容器外部，故液體不發(fā)熱，故可能出現(xiàn)U形管內(nèi)A內(nèi)的液面高度差明顯變大，而U形管B的液面高度差沒(méi)有變化；故B符合題意；C、若c電阻絲斷路，電路中電流可以經(jīng)過(guò)b電阻絲，因此電流中有電流，b在容器內(nèi)部，故液體發(fā)熱，U形管內(nèi)A內(nèi)的液面高度差明顯變大，而U形管B的液面高度差有變化，故C不符合題意；D、若c電阻絲短路。相當(dāng)于右邊部分短路，相當(dāng)于沒(méi)有給容器中的液體加熱，會(huì)出現(xiàn)U形管B的液面高度差沒(méi)有變化，故D符合題意。故答案為：（1）C；（2）4：1；（3）9：4；（4）BD。三．焦耳定律的計(jì)算及其應(yīng)用（共13小題）12．在某電壓下用兩個(gè)不同的電熱絲燒開(kāi)水，不計(jì)熱量損失，單獨(dú)用第一個(gè)燒，用時(shí)t1，單獨(dú)用第二個(gè)燒同樣的水，用時(shí)t2。如果把兩電熱絲并聯(lián)使用，接在相同電壓下一起燒同樣的水，所用時(shí)間為（）A． B． C．t1+t2 D．|t1﹣t2|答案與解析：不計(jì)熱量損失，單獨(dú)用第一個(gè)電熱絲把水燒開(kāi)需要的熱量：Q1＝W1＝t1，單獨(dú)用第二個(gè)燒同樣的水，需要的熱量：Q2＝W2＝t2，Q1＝Q2，即：t1＝t2，所以R1＝，把兩電熱絲并聯(lián)使用，接在相同電壓下一起燒同樣的水，所用時(shí)間為t，需要的熱量Q＝t+t，且Q＝Q1，即：t+t＝t1，所以：t＝，將R1＝代入上式中，t＝＝＝。故選：A。13．甲、乙兩個(gè)電熱器的電阻之比為5：4，通過(guò)的電流之比為2：1，通電時(shí)間之比為1：4，則電流通過(guò)甲、乙兩個(gè)電熱器產(chǎn)生的熱量之比為（）A．5：4 B．5：8 C．1：5 D．5：1答案與解析：由Q＝I2Rt可得電熱器產(chǎn)生的熱量之比：＝＝＝。故選：A。14．如今大城市普遍存在著停車難的問(wèn)題，圖甲是集存車、綠化、景觀、防盜、戶外廣告等多功能為一體的“路邊空中綠化存車亭”；存車時(shí)只需40s就可以把車子“鎖上天”。圖乙為“路邊空中綠化存車亭”的工作原理圖，其中A為存車架，O為桿OB的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，桿的B端固定懸掛泊車裝置，BC為牽引OB桿轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼絲繩，M為牽引鋼絲繩的電動(dòng)機(jī)。存車時(shí)，汽車開(kāi)到存架上，電動(dòng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩BC將桿OB拉到一定高度固定；取車時(shí)，將OB桿放下使存車架落回地面。請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題（忽略O(shè)B的重力和機(jī)械各部分的摩擦力）：（1）圖乙中使用了定滑輪，它的作用是改變力的方向。（2）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)兩端的電壓為220V，通過(guò)線圈的電流為10A，若此線圈的電阻為3Ω，那么它在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1.8×104J。答案與解析：（1）圖乙中使用了定滑輪，定滑輪的特點(diǎn)是不省力，但可以改變力的方向；（2）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（10A）2×3Ω×60s＝1.8×104J。故答案為：（1）改變力的方向；（2）1.8×104。15．如圖中表示一方框內(nèi)有兩段相同阻值的電熱絲的熱水器，每段電阻值都是24.2Ω，熱水器內(nèi)盛有初溫和質(zhì)量一定的水，將A、C接到電壓220V的電源上，通電22.4min能把水燒開(kāi)。若將A、C連接后再將A、B接到電壓220V的電源上，則燒開(kāi)同樣的水需要5.6min。答案與解析：電源電壓U不變，燒開(kāi)同樣一壺水，水所吸收的熱量Q不變，將兩根電熱絲串聯(lián)接在電源上，此時(shí)電路中的總電阻為24.2Ω×2＝48.4Ω；22.4min可將飲水器中的水加熱至沸騰；將AC連接后再將A、B接到電壓220V的電源上，此時(shí)電路中的總電阻為24.2Ω×＝12.1Ω，此時(shí)的總電阻為串聯(lián)時(shí)的四分之一；根據(jù)Q＝W＝t可知在電壓和熱量不變的情況下，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的四分之一，時(shí)間也會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的四分之一，即24.2min×＝5.6min。故答案為：5.6。16．如圖所示，是研究“在相同時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。若電阻絲R甲＝5Ω，R乙＝10Ω，通過(guò)電路中的電流為0.5A，則甲電阻絲在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是150J。答案與解析：（1）如圖甲，兩個(gè)電阻串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時(shí)間相同，電阻不同，根據(jù)控制變量法可知，是探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關(guān)系；（2）甲電阻絲在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q甲＝I2R甲t＝（0.5A）2×5Ω×2×60s＝150J。故答案為：電阻；150。17．一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常時(shí)線圈兩端的電壓為220V，線圈的電阻為2Ω，通過(guò)線圈的電流為10A．這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，一秒鐘消耗的電能為2200焦，線圈產(chǎn)生的熱量為200焦。答案與解析：電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電壓為220V，通過(guò)的電流為10A，工作1s消耗的電能：W＝UIt＝220V×10A×1s＝2200J，電流產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×1s＝200J。故答案為：2200；200。18．阻值為100Ω的電阻絲，通過(guò)的電流為2A，則通電60s的過(guò)程中電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量為2.4×104J。答案與解析：電流產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（2A）2×100Ω×60s＝2.4×104J。故答案為：2.4×104。19．如右圖所示電路，各電阻阻值分別為R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝4Ω，R4＝6Ω，在同一段時(shí)間內(nèi)放出的熱量分別為Q1、Q2、Q3和Q4，則＝。答案與解析：由圖知，R3和R4并聯(lián)，R3＝4Ω，R4＝6Ω，所以I3：I4＝R4：R3＝3：2，由此可知I3＝I，I4＝I，I1＝I2＝I，∵Q＝I2Rt，∴Q1＝I2R1t，Q2＝I2R2t，Q3＝（I）2R3t，Q4＝（I）2R4t＝＝＝＝。故答案為：。20．圖甲為某款新型電飯煲，額定電壓為220V，它采用了“聰明火”技術(shù)，智能化地控制不同時(shí)間段的烹飪溫度，以得到食物最佳的營(yíng)養(yǎng)和口感，圖乙為其電路原理圖，R1和R2為電阻不變的電熱絲，S1是自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)。將電飯煲接入220V電路中，在電飯煲工作的30min內(nèi)，它消耗的電功率隨時(shí)間變化的圖象如圖丙所示。求（1）0～30min，電飯煲產(chǎn)生的總熱量；（2）S和S1均閉合，電路中的總電流；（3）求R1和R2的阻值分別是多少？答案與解析：（1）由電路圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S和S1都閉合時(shí)，電路為R1與R2并聯(lián)，電飯煲的功率較大；只閉合開(kāi)關(guān)S、斷開(kāi)S1時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電飯煲功率較小；由圖乙可知，工作30min中，功率P總＝660W時(shí)的時(shí)間t2＝30min﹣15min＝15min＝900s，功率P1＝440W時(shí)的時(shí)間t1＝15min＝900s，由Q＝W＝Pt可得，0～30min內(nèi)電飯煲產(chǎn)生的總熱量：Q＝Q1+Q2＝W1+W總＝P1t1+P總t2＝440W×900s+660W×900s＝9.9×105J；（2）S和S1均閉合，R1和R2并聯(lián)；由丙可知P總＝660W，由P＝得，電路中的總電流：I總＝＝＝3A；（3）閉合開(kāi)關(guān)S、斷開(kāi)S1時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，P1＝440W，由P＝可得R1的阻值：R1＝＝＝110Ω，開(kāi)關(guān)S和S1都閉合時(shí)，電路為R1與R2并聯(lián)，所以R2的功率：P2＝P總﹣P1＝660W﹣440W＝220W所以R2的阻值：R2＝＝＝220Ω。答：（1）0～30min，電飯煲產(chǎn)生的總熱量為9.9×105J；（2）S和S1均閉合，電路中的總電流為3A；（3）R1和R2的阻值分別是110Ω和220Ω。21．如圖為小穎同學(xué)設(shè)計(jì)的電熱水器的原理圖，該電熱水器具有加熱、保溫功能。圖1中電磁繼電器（線圈電阻不計(jì)）、熱敏電阻R、保護(hù)電阻R0、電壓恒為6V的電源U1、導(dǎo)線等組成控制電路。當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I＜10mA時(shí)，繼電器上方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)c接通；當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時(shí)，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)a、b接通。熱敏電阻中允許通過(guò)的最大電流I0＝15mA，其電阻R隨溫度變化的規(guī)律如圖2，熱敏電阻和加熱電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲(chǔ)水箱中。已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。（1）銜鐵被吸下時(shí)，加熱電路的總電阻是多大？（2）保溫狀態(tài)下，若加熱電路的發(fā)熱功率等于熱水器散熱功率的80%，求10分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量。（3）為使控制電路正常工作，保護(hù)電阻R0的阻值至少為多大？若R0為該值，銜鐵剛好被吸下時(shí)儲(chǔ)水箱中水溫是多少？答案與解析：（1）由電路圖知：銜鐵被吸下時(shí)，R1、R2并聯(lián)，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)知：＝+電路總電阻R＝＝＝22Ω；（2）由電路圖知，保溫狀態(tài)下：R2、R3串聯(lián)，10min加熱電路產(chǎn)生的熱量Q＝t＝×600s＝1.32×105J，10分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量Q′＝＝＝1.65×105J；（3）由圖乙可知，熱敏電阻的最小值是R＝200Ω，當(dāng)R最小，控制電路中的電流不超過(guò)最大值時(shí)，保護(hù)電阻R0阻值最小，由I0＝得：保護(hù)電阻R0的最小值R0＝﹣R＝﹣200Ω＝200Ω，由題意知，銜鐵剛好被吸下時(shí)，電路電流I＝10mA＝0.01A，此時(shí)電流總電阻R總＝＝＝600Ω，此時(shí)熱敏電阻R＝R總﹣R0＝600Ω﹣200Ω＝400Ω，由圖2可知，此時(shí)水溫為60℃。答：（1）銜鐵被吸下時(shí)，加熱電路的總電阻是22Ω；（2）10分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量是1.65×105J；（3）保護(hù)電阻R0的阻值至少為200Ω，銜鐵剛好被吸下時(shí)儲(chǔ)水箱中水溫是60℃。22．一根阻值為10Ω的電阻絲，通電10s，通過(guò)該電阻絲的電流為2A，則電流通過(guò)該電阻絲產(chǎn)生的熱量為400J。答案與解析：電阻絲產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝（2A）2×10Ω×10s＝400J；故答案為：400。23．如圖甲為小穎同學(xué)設(shè)計(jì)的電熱水器的原理圖，該電熱水器具有加熱、保溫功能。圖甲中電磁繼電器（線圈電阻不計(jì)）、熱敏電阻R、保護(hù)電阻R0、電壓恒為6V的電源U1、導(dǎo)線等組成控制電路。當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I＜10mA時(shí)，繼電器上方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)c接通；當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時(shí)，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)a、b接通。熱敏電阻中允許通過(guò)的最大電流I0＝15mA，其電阻R隨溫度變化的規(guī)律如圖乙，熱敏電阻和加熱電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲(chǔ)水箱中。已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。（1）銜鐵被吸下時(shí)，加熱電路的總電阻是多大？（2）保溫狀態(tài)下，若加熱電路的發(fā)熱功率等于熱水器散熱功率的80%，求10分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量；（3）為使控制電路正常工作，保護(hù)電阻R0的阻值至少為多大？若R0為該值，銜鐵剛好被吸下時(shí)儲(chǔ)水箱中水溫是多少？答案與解析：（1）由電路圖知：銜鐵被吸下時(shí)，R1、R2并聯(lián)，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)知：電路總電阻R＝＝＝22Ω；答：銜鐵被吸下時(shí)，加熱電路的總電阻是22Ω。（2）由電路圖知，保溫狀態(tài)下：R2、R3串聯(lián)，10min加熱電路產(chǎn)生的熱量＝×600s＝1.32×105J，10分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量＝＝1.65×105J；答：10分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量是1.65×105J。（3）由圖乙可知，熱敏電阻的最小值是R＝200Ω，當(dāng)R最小，控制電路中的電流不超過(guò)最大值時(shí)，保護(hù)電阻R0阻值最小，由得：保護(hù)電阻R0的最小值R0＝﹣R＝﹣200Ω＝200Ω，由題意知，銜鐵剛好被吸下時(shí)，電路電流I＝10mA＝0.01A，此時(shí)電流總電阻R總＝＝＝600Ω，此時(shí)熱敏電阻R＝R總﹣R0＝600Ω﹣200Ω＝400Ω，由圖2可知，此時(shí)水溫為60℃。答：保護(hù)電阻R0的阻值至少為200Ω，銜鐵剛好被吸下時(shí)儲(chǔ)水箱中水溫是60℃。24．北方的冬天，室外很冷，可交通警察還要長(zhǎng)時(shí)間站在道路上指揮交通某同學(xué)為交警同志設(shè)計(jì)了一種保溫鞋，設(shè)計(jì)的電路如圖所示，其中R1為9Ω的發(fā)熱電阻，R2為調(diào)節(jié)電阻，此電路具有加熱擋和保溫?fù)跻阎獌煞N工作狀態(tài)下發(fā)熱電阻的功率之比為9：1，調(diào)節(jié)電阻在保溫狀態(tài)下的功率為2W，求：（1）調(diào)節(jié)電阻的阻值；（2）電源電壓；（3）發(fā)熱電阻在加熱狀態(tài)下，每小時(shí)產(chǎn)生的熱量。答案與解析：（1）由圖知，當(dāng)S1、S2閉合時(shí)，只有R1連入電路中，電路中電阻較小，由P＝可知，此時(shí)保溫鞋為加熱狀態(tài)。加熱功率：P1＝當(dāng)S1閉合時(shí)，S2斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路中電阻較大，此時(shí)保溫鞋為保溫狀態(tài)，發(fā)熱電阻R1功率：P2＝I2R1＝×R1，由題知，R1為9Ω的發(fā)熱電阻，兩種工作狀態(tài)下發(fā)熱電阻的功率之比為9：1，即：＝＝＝，所以：＝，解得：R2＝2R1＝2×9Ω＝18Ω；（2）保溫鞋為保溫狀態(tài)時(shí)，P2＝I2R2，電路中電流：I＝，電源電壓：U＝I（R1+R2）＝（R1+R2）＝×（9Ω+18Ω）＝9V；（3）保溫鞋在加熱狀態(tài)下，發(fā)熱電阻在t＝1h＝3600s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q＝W＝t＝×3600s＝3.24×104J；答：（1）調(diào)節(jié)電阻的阻值為18Ω；（2）電源電壓為9V；（3）發(fā)熱電阻在加熱狀態(tài)下，每小時(shí)產(chǎn)生的熱量為3.24×104J。四．電熱的利用與防止（共2小題）25．將一臺(tái)“220V100W”的電風(fēng)扇、一個(gè)“220V100W”的充電器、一把“220V100W”的電烙鐵分別接到220V的電源上，在相同的時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)它們產(chǎn)生的熱量最多的是（）A．電烙鐵 B．充電器 C．電風(fēng)扇 D．一樣多答案與解析：3個(gè)用電器雖然功率一樣，但是電風(fēng)扇主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，發(fā)熱量較小，充電器將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在電池里儲(chǔ)存起來(lái)，發(fā)熱量很小，只有電烙鐵是利用電熱，電能全部變成內(nèi)能。故選：A。26．李老師做了這樣一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，由電源、導(dǎo)線、一段裸導(dǎo)線和一段電阻絲構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單電路，在電阻絲和裸導(dǎo)線上裹上相同的兩張紙，接通電路，觀察到通電的電阻絲使紙片燃燒，而裸導(dǎo)線上裹的紙卻沒(méi)有燃燒。請(qǐng)你根據(jù)這個(gè)演示提出一個(gè)相關(guān)的物理問(wèn)題？并根據(jù)問(wèn)題提出一個(gè)對(duì)應(yīng)的猜想。答案與解析：在電阻絲和裸導(dǎo)線上的紙相同，通電后導(dǎo)線發(fā)熱，紙被加熱，當(dāng)達(dá)到紙的燃點(diǎn)后，紙燃燒，可以提出：?jiǎn)栴}：通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？（或通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻有關(guān)嗎？）電阻絲和裸導(dǎo)線串聯(lián)連接，通過(guò)它們的電流I與通電時(shí)間t都相等，電阻絲和裸導(dǎo)線的電阻阻值不同，通電后，電阻絲使紙片燃燒，而裸導(dǎo)線上裹的紙卻沒(méi)有燃燒，可以猜想：通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻有關(guān)。（或通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻有關(guān)。）答：如上所述。五．電功與電熱的綜合計(jì)算（共34小題）27．在一攪拌機(jī)的容器內(nèi)裝有質(zhì)量m為0.5kg的水，把水加熱到70℃后讓其在室溫下自動(dòng)冷卻。其溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示?，F(xiàn)開(kāi)動(dòng)電動(dòng)攪拌機(jī)對(duì)該冷卻的水不停的攪拌，電動(dòng)機(jī)的功率P為900瓦，其做的功有80%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。若不考慮容器的內(nèi)能變化，水最終的溫度約為（）A．10℃ B．30℃ C．40℃ D．50℃答案與解析：攪拌機(jī)每秒鐘使水增加的內(nèi)能：Q＝Wη＝Ptη＝900W×ls×80%＝720J，由Q＝cm△t可知，這些能量可以使水溫度升高：△t＝＝＝0.343℃，所以在圖中找出水冷卻時(shí)溫度隨時(shí)間變化的快慢等于0.343℃/秒的位置，對(duì)應(yīng)的點(diǎn)所表示的溫度即為水的最終溫度。具體做法是：在圖中作直線AB，使沿AB的溫度變化快慢等于0.343℃/秒，作AB的平行線A'B'與圖線相切，讀出切點(diǎn)P的縱坐標(biāo)，可知水的最終溫度為30℃，則水最終的溫度是30℃。故選：B。28．用“220V，800W”的電熱壺?zé)Ｈ舨豢紤]能量損失。當(dāng)把它接入110V的電源上時(shí)，在32分鐘內(nèi)可將一壺水燒開(kāi)，若將該壺接在220V電源上時(shí)，燒開(kāi)同樣一壺水所用時(shí)間為（）A．8分鐘 B．16分鐘 C．64分鐘 D．128分鐘答案與解析：燒開(kāi)同樣一壺水消耗的電能相等，設(shè)電熱壺的電阻為R，則有：＝＝t2＝8min故選：A。29．空氣能熱水器的工作原理是：空氣能熱水器在工作時(shí)，從空氣中吸收的熱量為Q，消耗的電能為W，通過(guò)熱交換使水吸收的熱量為Q吸，即Q吸＝Q+W．某型號(hào)的空氣能熱水器電功率為1400W，工作時(shí)消耗的電能W是水吸收熱量Q吸的三分之一。當(dāng)用此熱水器將100kg的水從15℃加熱到55℃時(shí)，所用的加熱時(shí)間是4000s。（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃））答案與解析：水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（55℃﹣15℃）＝1.68×107J，因空氣能熱水器工作時(shí)消耗的電能W是水吸收熱量Q吸的三分之一，所以，空氣能熱水器工作時(shí)消耗的電能：W＝Q吸＝×1.68×107J＝5.6×106J，由P＝可得，所用的加熱時(shí)間：t′＝＝＝4000s。故答案為：4000。30．在一攪拌機(jī)的容器內(nèi)裝有質(zhì)量為0.5千克的水，把水加熱到70℃后讓其在室溫下自動(dòng)冷卻。其溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。現(xiàn)開(kāi)動(dòng)電動(dòng)攪拌機(jī)對(duì)該冷卻的水不停地?cái)嚢?，電?dòng)機(jī)的功率為900瓦，其做的功有80%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。若不考慮容器的內(nèi)能變化，已知水的比熱容4.2×103J/（kg?℃），則在考慮室溫的自動(dòng)冷卻的情況下，水最終溫度是30℃。答案與解析：（1）由P＝可得，1s攪拌機(jī)做功：W＝Pt＝900W×1s＝900J，轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能：Q＝Wη＝900J×80%＝720J，由Q＝mc△t可得，水升高的溫度：△t＝＝≈0.343℃；（2）攪拌機(jī)每秒鐘能使水溫上升0.343℃，在圖中找出水冷卻時(shí)溫度隨時(shí)間變化的快慢等于0.343℃/秒的位置，對(duì)應(yīng)的點(diǎn)所表示的溫度即為水的最終溫度。具體做法是：在圖中作直線AB，使沿AB的溫度變化快慢等于0.343℃/秒，作AB的平行線A'B'與圖線相切，讀出切點(diǎn)P的縱坐標(biāo)，可知水的最終溫度為30℃，則水最終的溫度是30℃。故答案為：30℃。31．用“220V800W”的電水壺?zé)?，若不考慮能量損失，當(dāng)接在110V電源上時(shí)，用時(shí)32min可將一壺水燒開(kāi)，如果接在220V電源上時(shí)，燒開(kāi)同樣一壺水所用的時(shí)間是8min。答案與解析：燒開(kāi)同樣一壺水消耗的電能相等，設(shè)電熱壺的電阻為R，則根據(jù)W＝UIt＝t有：t1＝t2，即t1＝t2，解得：t2＝t1＝×32min＝8min。故答案為：8。32．在一種塑料工藝品加工制作過(guò)程中，需要用98℃的熱水給塑料加熱，稱為水浴加熱法，若容器中盛有1.5kg98℃的水，由于環(huán)境溫度較低，使得熱水由于散熱而每分鐘降低7℃．現(xiàn)用一根電阻為60Ω的電熱絲給水加熱，設(shè)電流產(chǎn)生的熱都被水吸收，則恰能保持98℃的水溫，那么在電阻絲兩端應(yīng)加210V的電壓。（水的比熱為4.2×103J/（kg?℃））答案與解析：Q放＝Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/Kg?℃×1.5Kg×7℃＝44100J，∵Q放＝W＝t，∴電阻絲兩端電壓U＝＝＝210V；故答案為：210。33．為了緩解用電高峰期電力緊張的矛盾，我國(guó)有有些地區(qū)使用了“分時(shí)電（能）表”，下列表格是采用分時(shí)計(jì)費(fèi)前、后的電費(fèi)價(jià)目表：原電表計(jì)費(fèi)方法分時(shí)電表計(jì)費(fèi)方法時(shí)間范圍全天高峰期低谷期6：00﹣22：0022：00﹣次日6：00單元（元/度）0.500.550.32小明家每天要用電水壺將質(zhì)量為3kg、初溫為20℃的水燒開(kāi)。已知?dú)鈮簽?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）．則：這些水被燒開(kāi)需要吸收的熱量為1.008×106J；使用分時(shí)電表后，小明家把燒水時(shí)間安排在用電低谷期。若不計(jì)熱量損失，則僅此一項(xiàng)一個(gè)月（以30天計(jì)）比原來(lái)節(jié)省的電費(fèi)為1.51元。答案與解析：（1）在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，∴水被燒開(kāi)需要吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（100℃﹣20℃）＝1.008×106J。（2）若不計(jì)熱量損失，每天消耗的電能為：W＝Q吸＝1.008×106J＝1.008×106J×＝0.28kW?h，則一個(gè)月節(jié)約的電費(fèi)為：0.28kW?h×（0.50﹣0.32）元/kW?h×30＝1.512元≈1.51元。故答案為：1.008×106；1.51。34．一個(gè)有加熱和保溫兩種狀態(tài)的微型電熱水器，內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示，它由控制電路和工作電路兩部分組成，其中R0為熱敏電阻，它的阻值隨溫度的升高而減小，開(kāi)關(guān)S0和S都閉合時(shí)，電熱水器開(kāi)始加熱，加熱狀態(tài)時(shí)工作電路的功率為1100W。當(dāng)電熱水器中水的溫度達(dá)到50℃時(shí)，電磁鐵才會(huì)把銜鐵吸下，使B、C兩個(gè)觸點(diǎn)接通，電熱水器處于保溫狀態(tài)。已知R2＝2156Ω，c水＝4.2×103J/（kg?℃），求：（1）R1的電阻。（2）當(dāng)溫度達(dá)到50℃后，通電10min，R2產(chǎn)生的熱量。（3）將2.2kg的水從15℃加熱到45℃，需要通電5min，則電熱水器的加熱效率。答案與解析：（1）由電路圖和題意可知，觸點(diǎn)A、B接通時(shí)，工作電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電熱水器處于加熱狀態(tài)，由P＝UI＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；（2）溫度達(dá)到50℃后，觸點(diǎn)B、C接通，工作電路為R1、R2的串聯(lián)電路，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，則電路中的電流：I＝＝＝＝0.1A；根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過(guò)R2的電流I2＝I＝0.1A；通電10min，R2產(chǎn)生的熱量：Q＝I22R2t＝（0.1A）2×2156Ω×10×60s＝12936J；（3）水吸收的熱量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2.2kg×（45℃﹣15℃）＝2.772×105J；由P＝得，通電5min內(nèi)消耗的電能：W＝Pt′時(shí)間＝1100W×5×60s＝3.3×105J；電熱水器的加熱效率：η＝＝＝84%。答：（1）R1的電阻為44Ω；（2）當(dāng)溫度達(dá)到50℃后，通電10min，R2產(chǎn)生的熱量為12936J；（3）將2.2kg的水從15℃加熱到45℃，需要通電5min，則電熱水器的加熱效率為84%。35．如圖為某型號(hào)電熱水器電路原理圖，虛線框內(nèi)的R、R2為兩個(gè)加熱電阻，在電路中可以實(shí)現(xiàn)加熱和保溫功能。熱水器加熱電阻R的額定電壓為220V。加熱時(shí)，按下溫控開(kāi)關(guān)S與a、b接觸，此時(shí)紅色指示燈亮；當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，溫控開(kāi)關(guān)S自動(dòng)跳接到c，使熱水器處于保溫狀態(tài)，此時(shí)綠色指示燈亮（綠燈電阻不計(jì)）；加熱電阻R在加熱狀態(tài)和保溫狀態(tài)時(shí)的功率之比為9：1，紅燈標(biāo)有“15V5W”的字樣，熱水器工作時(shí)兩燈均正常發(fā)光。求：（1）紅燈正常發(fā)光時(shí)的電阻R紅；（2）電阻R1的阻值；（3）當(dāng)熱水器處于加熱狀態(tài)時(shí)，將20L水溫度升高50℃用時(shí)14min，設(shè)此過(guò)程中加熱電阻產(chǎn)生的熱量全部被水吸收。求加熱電阻R的額定加熱功率和加熱電阻R2的阻值。[已知：c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]答案與解析：（1）根據(jù)P＝知，紅燈正常發(fā)光時(shí)的電阻為：R紅＝＝＝45Ω；（2）加熱時(shí)，按下溫控開(kāi)關(guān)S與a、b接觸，此時(shí)外圍電路中電阻R1和紅燈串聯(lián)，紅色指示燈亮，且正常發(fā)光；根據(jù)P＝UI知，通過(guò)紅燈的電流：I＝＝＝A；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得，電阻R1兩端的電壓：U1＝U﹣UL紅＝220V﹣15V＝205V；因?yàn)榇?lián)電路電流處處相等知：I1＝I＝A；電阻R1的阻值：R1＝＝＝615Ω；（3）根據(jù)ρ＝知，4L水的質(zhì)量為：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×20×10﹣3m3＝20kg；水吸收的熱量為：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×20kg×50℃＝4.2×106J；因?yàn)榧訜犭娮璁a(chǎn)生的熱量全部被水吸收，所以加熱時(shí)消耗的電能W＝Q吸＝4.2×106J；加熱功率（即加熱電阻R的額定功率）：P加熱＝＝＝5000W，根據(jù)P＝知，加熱電阻R的阻值：R＝＝＝9.68Ω；因?yàn)榧訜犭娮鑂在加熱狀態(tài)和保溫狀態(tài)時(shí)的功率之比為9：1，所以保溫時(shí)R的電功率為PR保溫＝W，溫控開(kāi)關(guān)S跳接到c時(shí)，用電器處于保溫狀態(tài)，此時(shí)R與R2串聯(lián)（綠燈電阻不計(jì)），根據(jù)P＝I2R得，保溫時(shí)電路的電流為：I保溫＝＝＝A，保溫時(shí)R與R2的總電阻為：R總＝＝＝29.04Ω，則加熱電阻R2的阻值為：R2＝R總﹣R＝29.04Ω﹣9.68Ω＝19.36Ω。答：（1）紅燈正常發(fā)光時(shí)的電阻R紅為45Ω；（2）電阻R1的阻值為615Ω；（3）加熱電阻R的額定加熱功率為5000W，加熱電阻R2的阻值為19.36Ω。36．有一種WSJ﹣60型號(hào)電水壺，如圖1是電水壺的電路圖，L1為電源指示燈、L2為保溫指示燈、L3為加熱指示燈，R1、R2、R3為指示燈的保護(hù)電阻，其大小為100kΩ左右；R為加熱器，其電阻小于100Ω；S1、S2為壓鍵開(kāi)關(guān)；ST溫控器是一個(gè)雙金屬片溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度較低時(shí)，其處于閉合狀態(tài)，當(dāng)溫度升高到一定值后，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)溫度開(kāi)關(guān)控制。當(dāng)水壺放在底座上時(shí)，就分別壓下壓鍵開(kāi)關(guān)S1、S2，并接通電路，如果插頭插入插座后，就接通了電源，電源指示燈就亮，反之就斷開(kāi)。該壺有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作狀態(tài)。當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到手動(dòng)擋時(shí)，加熱電阻連入，開(kāi)始加熱，水沸騰以后再將鈕子開(kāi)關(guān)撥回。當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到自動(dòng)擋時(shí)，此時(shí)通過(guò)ST溫控器將加熱電阻連入，并開(kāi)始加熱；當(dāng)水沸騰后，ST溫控器的觸點(diǎn)斷開(kāi)，進(jìn)入保溫狀態(tài)，保溫指示燈亮；當(dāng)水的溫度低于某溫度后，ST溫控器又重新接通，再次進(jìn)入加熱狀態(tài)。若加熱器電阻阻值隨溫度改變而發(fā)生的變化可忽略不計(jì)，根據(jù)以上敘述與觀察，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：（1）現(xiàn)將一滿壺25℃的水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開(kāi)需時(shí)10min，請(qǐng)計(jì)算該電水壺的熱效率。水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃）。（2）通過(guò)分析電水壺的電路，說(shuō)明為什么處于自動(dòng)狀態(tài)下，水未沸騰前，保溫指示燈是不亮的？（3）試計(jì)算電水壺正常工作時(shí)其加熱電阻的阻值是多大？如果指示燈的保護(hù)電阻的大小是100kΩ，當(dāng)它處于保溫狀態(tài)時(shí)，試估算電水壺保溫時(shí)的功率有多大？由此可以說(shuō)明什么問(wèn)題？答案與解析：（1）一滿壺水的體積為：V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，由ρ＝可得水的質(zhì)量為：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，則水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣25℃）＝3.15×105J，由P＝可得，消耗的電能：W＝Pt′＝600W×10×60s＝3.6×105J，該電水壺的熱效率：η＝×100%＝×100%＝87.5%；（2）因?yàn)楫?dāng)電水壺處于自動(dòng)狀態(tài)下，水未沸騰前，保溫指示燈與ST雙金屬片溫控器并聯(lián)，且ST雙金屬片溫控器處于連通，對(duì)保溫指示燈短路；所以保溫指示燈被短路不亮；（3）由P＝得，電水壺正常工作時(shí)其加熱電阻的阻值：R＝＝＝80.7Ω，保溫狀態(tài)時(shí)，電路中加熱電阻與保溫指示電路串聯(lián)后與電源指示電路并聯(lián)接通電路。所以通過(guò)電熱器的電流為：I＝+＝＝2.2×10﹣3A，就以這個(gè)電流計(jì)算，保溫狀態(tài)時(shí)電熱器的發(fā)熱功率為：P＝I2R＝（2.2×10﹣3A）2×100000Ω＝0.484W。即可以近似認(rèn)為不發(fā)熱。所以保溫狀態(tài)下的水溫逐漸降低。答：（1）該電水壺的熱效率為87.5%；（2）因?yàn)楫?dāng)電水壺處于自動(dòng)狀態(tài)下，水未沸騰前，保溫指示燈與ST雙金屬片溫控器并聯(lián)，且ST雙金屬片溫控器處于連通，對(duì)保溫指示燈短路；所以保溫指示燈被短路不亮；（3）電水壺正常工作時(shí)其加熱電阻的阻值是80.7Ω，當(dāng)它處于保溫狀態(tài)時(shí)，電水壺保溫時(shí)的功率為0.484W，可以說(shuō)明保溫狀態(tài)下電水壺近似認(rèn)為不發(fā)熱，水溫會(huì)逐漸降低。37．章明在自己家中用一個(gè)標(biāo)有220V的電熱水器來(lái)燒水，該熱水器正常工作2min時(shí)，標(biāo)有“3000imp/（kW?h）”的電能表指示燈閃爍了100次若此熱水器正常工作20min，可將5kg初溫20℃的水加熱到60℃，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），求：（1）電熱水器的電功率；（2）電熱水器的效率。答案與解析：（1）3000imp/（kw?h）表示的是電路中每消耗1kW?h的電能，指示燈閃爍3000次，指示燈閃爍100次消耗的電能：W＝kW?h＝kW?h＝×3.6×106J＝1.2×105J，t＝2min＝120s，用電器的功率：P＝＝＝1000W，（2）水吸收的熱量Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（60℃﹣20℃）＝8.4×105J，由P＝可得，消耗的電能W′＝Pt′＝1000W×20×60s＝1.2×106J，電熱水器的效率η＝×100%＝×100%＝70%。答：（1）電熱水器的電功率為1000W。（2）電熱水器的效率為70%。38．圖甲是葉子家某電熱加濕器的原理圖，下表為其部分技術(shù)參數(shù)。R1、R2均為發(fā)熱體（不考慮溫度對(duì)電阻的影響），R2＝3R1；S為旋轉(zhuǎn)型開(kāi)關(guān)，1、2、3、4為觸點(diǎn)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)S可實(shí)現(xiàn)“關(guān)”、“低擋”及“高擋”之間的切換（小功率加熱為低擋，大功率加熱為高擋）。額定電壓（V）220高擋發(fā)熱功率（W）400最大注水量（kg）3（1）求加濕器低擋時(shí)的發(fā)熱功率；（2）加濕器中加注最大注水量的冷水，某次加濕器工作時(shí)，其“低擋”、“高擋”工作時(shí)間分別為10min、20min，請(qǐng)計(jì)算：①加濕器在這次工作中消耗的電能是多少？②如果電阻R1在此次高擋加熱時(shí)產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，可以使注水倉(cāng)中冷水的溫度升高多少？（計(jì)算結(jié)果保留到整數(shù)）（3）一天，葉子斷開(kāi)家中其它用電器，只接通加濕器在高擋加熱，發(fā)現(xiàn)家中如圖乙所示的電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)在8min內(nèi)轉(zhuǎn)了150轉(zhuǎn)，求此時(shí)電阻R1的實(shí)際加熱功率是多少？答案與解析：（1）由圖1知，開(kāi)關(guān)S接“1、2觸點(diǎn)”時(shí)，電路斷路，為關(guān)；接“2、3觸點(diǎn)”時(shí)兩電阻串聯(lián)，接“3、4觸點(diǎn)”時(shí)只有R1接入電路；電源電壓一定，由P＝可知，接“2、3觸點(diǎn)”時(shí)電阻最大，總功率最小，為低擋；接“3、4觸點(diǎn)”時(shí)電阻最小，總功率最大，為高擋；由表格數(shù)據(jù)知，高擋功率：P高＝400W，由P＝可得R1的阻值：R1＝＝＝121Ω；由題知，R2＝3R1，則低擋的發(fā)熱功率：P低＝＝＝＝100W；（2）①由題意可知，高擋工作時(shí)間為10min，低擋工作時(shí)間為20min，由P＝可得，在高擋正常工作時(shí)消耗的電能：W高＝P高t高＝400W×20×60s＝4.8×105J。在低擋正常工作時(shí)消耗的電能：W低＝P低t低＝100W×10×60s＝6×104J。加濕器在這次工作中消耗的電能W總＝W高+W低＝4.8×105J+6×104J＝5.4×105J；②如果電阻R1在此次高擋加熱時(shí)產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，即Q＝W＝4.8×105J。由Q＝cm△t可得，水升高的溫度：△t＝＝≈39℃；（3）接“3、4觸點(diǎn)”時(shí)只有R1接入電路；此時(shí)電阻最小，總功率最大，為高擋；“3000revs/（kW?h）”的意義為：每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)就轉(zhuǎn)過(guò)3000revs，則電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)150轉(zhuǎn)時(shí)，加濕器消耗的電能：W′＝＝0.05kW?h，所用時(shí)間t＝8min＝h加濕器在高擋加熱的實(shí)際功率：此時(shí)電阻R1的實(shí)際加熱功率P′＝＝＝0.375kW＝375W；答：（1）加濕器低擋時(shí)的發(fā)熱功率為100W；（2）①加濕器在這次工作中消耗的電能是3.6×105J；②可以使注水倉(cāng)中冷水的溫度升高39℃；（3）電阻R1的實(shí)際加熱功率是375W。39．如圖甲所示的多功能養(yǎng)生壺具有精細(xì)烹飪、營(yíng)養(yǎng)量化等功能，圖乙是其簡(jiǎn)化電路圖，該養(yǎng)生壺的部分參數(shù)如表所示。（ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃），g＝10N/kg）（1）開(kāi)關(guān)S1、S2處于什么狀態(tài)時(shí)，養(yǎng)生壺為高溫?fù)酰⒄f(shuō)明判斷依據(jù)；（2）求R1的阻值；（3）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使用高溫?fù)鯇⒊鯗厥?2℃的一壺水燒開(kāi)，若養(yǎng)生壺高溫?fù)跫訜嵝蕿?0%，求水吸收的熱量和燒開(kāi)一壺水需要的時(shí)間。項(xiàng)目參數(shù)額定電壓220V低溫?fù)豕β?75W中溫?fù)豕β?50W高溫?fù)豕β?100W容積1L答案與解析：（1）①S1斷開(kāi)時(shí)，當(dāng)S2接a時(shí)，兩電阻串聯(lián)；②當(dāng)S2斷開(kāi)，S1閉合時(shí)，只有電阻R1接入電路，③當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合，S2接b時(shí)，兩電阻并聯(lián)；①中，兩電阻串聯(lián)，因串聯(lián)時(shí)電阻的電阻大于其中任一電阻，這時(shí)電路的電阻最大，根據(jù)P＝，功率最小，為低溫?fù)酰虎谥?，只有電阻R1接入電路；③中兩電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)和串聯(lián)電阻的規(guī)律，并聯(lián)的電阻小于其中任一電阻，電路的電阻最小，故當(dāng)S2斷開(kāi)，S1閉合時(shí)，為中溫?fù)?；開(kāi)關(guān)S1閉合，S2接b時(shí)為高溫?fù)?；?）當(dāng)S2斷開(kāi)，S1閉合時(shí)，為電阻R1的簡(jiǎn)單電路，養(yǎng)生壺處于中溫?fù)酰籖1＝＝＝88Ω；（3）1L水的質(zhì)量：m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，將初溫是12℃的一壺水燒開(kāi)，水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，養(yǎng)生壺高溫?fù)跫訜嵝蕿?0%，即η＝＝×100%，燒開(kāi)一壺水需要的時(shí)間為：t＝＝＝420s。答：（1）開(kāi)關(guān)S1閉合，S2接b時(shí)為高溫?fù)酰淮藭r(shí)兩電阻并聯(lián)，電路的電阻最小，根據(jù)P＝，為高溫?fù)酰唬?）R1的阻值為88Ω；（3）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使用高溫?fù)鯇⒊鯗厥?2℃的一壺水燒開(kāi)，若養(yǎng)生壺高溫?fù)跫訜嵝蕿?0%，水吸收的熱量為3.696×105J；和燒開(kāi)一壺水需要的時(shí)間為420s。40．納米技術(shù)不僅應(yīng)用于高科技，在生產(chǎn)、生活中也得到了廣泛的應(yīng)用，如納米洗衣機(jī)、納米服裝等。某中學(xué)納米課題小組的同學(xué)對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)查。下面是他們了解到的某一廠家生產(chǎn)的新產(chǎn)品“納米電熱水器”的部分技術(shù)參數(shù)表：型號(hào)額定電壓（V）水箱容量（L）頻率（Hz）額定功率（kW）DJW40N22040500.5/1.0/2.2DJW50N22050500.5/1.0/2.2DJW60N22060500.5/1.0/2.2（1）開(kāi)關(guān)S接哪一擋（“1”、“2”、“3”）時(shí)為低溫?fù)酰⒄f(shuō)明理由；（2）根據(jù)表中所給的數(shù)據(jù)計(jì)算出電阻R1與R2的比值；（3）若型號(hào)為DJW50N的電熱水器在高溫?fù)跬?0min（不計(jì)熱損耗），求該水箱中水的溫度升高了多少？【c＝4.2×103J/（kg?℃）】（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。答案與解析：（1）根據(jù)P＝，可知電路的電阻越大，功率越小，由串聯(lián)電阻的規(guī)律，接“3”時(shí)（三個(gè)電阻串聯(lián)，電路的電阻最大）為低溫?fù)?；?）S接1時(shí)，為R1的簡(jiǎn)單電路，電路的電阻最小，由表中數(shù)據(jù)，功率最大為2200W；則P1＝＝2200W﹣﹣﹣﹣﹣①；S接2時(shí)，R1、R2串聯(lián)，為中溫?fù)?，由表中?shù)據(jù)，此時(shí)功率為1000W，則P2＝＝1000W﹣﹣﹣﹣﹣②；由①②得：＝，（3）型號(hào)為DJW50N的納米電熱水器水箱容量為50L，由ρ＝可得水的質(zhì)量為：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3＝50kg，因不計(jì)熱損失，故Q＝cm△t＝W＝Pt；該水箱中水的溫度升高了：△t＝＝≈6.3℃。答：（1）開(kāi)關(guān)S接3擋時(shí)為低溫?fù)?；根?jù)P＝，可知電路的電阻越大，功率越小，由串聯(lián)電阻的規(guī)律，接“3”時(shí)（三個(gè)電阻串聯(lián)，電路的電阻最大）為低溫?fù)?；?）電阻R1與R2的比值為5：6；（3）若型號(hào)為DJW50N的電熱水器在高溫?fù)跬?0min（不計(jì)熱損耗），該水箱中水的溫度升高了6.3℃。41．下面是HG2003家用蒸汽電熨斗的銘牌。使用時(shí)水箱中的水滴入被加熱的底板氣室迅速汽化產(chǎn)生向下的蒸汽。額定電壓220V功能汽燙、干燙額定頻率50Hz蒸汽方式滴下式額定功率1000W質(zhì)量1.2kg底板面積150cm2放置方式自立式（1）某師傅在用熨斗干燙衣服時(shí)，用了18N向下的力壓熨斗，在此過(guò)程中，衣服受到的壓強(qiáng)是多大。（2）用熨斗汽燙時(shí)先預(yù)熱，使金屬底板的溫度從20℃升高到220℃，溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)。已知底板的質(zhì)量為1kg，鐵的比熱是0.46×103J/（kg?℃）。問(wèn)蒸汽電熨斗預(yù)熱時(shí)底板吸收多少熱量。（3）汽燙時(shí)，水滴入氣室，由于水升溫汽化帶走熱量。當(dāng)?shù)装鍦囟冉档?90℃時(shí)。溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合，當(dāng)加熱到220℃時(shí)又?jǐn)嚅_(kāi)，如此反復(fù)。若蒸汽電熨斗大體按下圖程序工作，10min燙一件衣服共消耗多少電能。答案與解析：（1）已知，電熨斗質(zhì)量：m＝1.2kg，F(xiàn)＝18N，S＝160cm2＝1.6×10﹣2m2；電熨斗熨衣服時(shí)，對(duì)衣服的壓力為F1＝G+F＝mg+F＝1.2kg×10N/kg+18N＝30N；則衣服受到的壓強(qiáng)：p＝＝＝2000Pa；（2）金屬底板吸收的熱量：Q＝cm△t＝0.46×103J/（kg?℃）×1kg×（220℃﹣20℃）＝9.2×104J；（3）由圖示可知，1min內(nèi)，電熨斗加熱的時(shí)間：t1＝15s×3＝45s，10min加熱時(shí)間t＝45s×10＝450s，由P＝可得，10min燙一件衣服共消耗：W＝Pt＝1000W×450s＝4.5×105J。答：（1）衣服受到的壓強(qiáng)是2000Pa；（2）蒸汽電熨斗預(yù)熱時(shí)底板吸收9.2×104J的熱量；（3）10min熨一件衣服共消耗4.5×105J的電能。42．養(yǎng)生壺是一種用于養(yǎng)生保健的烹飲容器，采用新型電加熱材料，通電后產(chǎn)生熱量把壺內(nèi)的水加熱。如圖是某款養(yǎng)生壺及其銘牌，求：（1）養(yǎng)生壺正常工作時(shí)的電阻；（2）若正常工作時(shí)，養(yǎng)生壺加熱效率為91%，將1kg水從20℃加熱到85℃需要多長(zhǎng)時(shí)間；【c水＝4.2×103J/（kg?℃）】（3）用電高峰期，家中只有液晶電視機(jī)和養(yǎng)生壺工作時(shí)，養(yǎng)生壺將1kg水從20℃加熱到85℃，實(shí)際用時(shí)363s，通過(guò)電能表測(cè)得此過(guò)程共耗電3.726×105J，此時(shí)養(yǎng)生壺兩端的電壓和通過(guò)液晶電視機(jī)的電流多大。（設(shè)養(yǎng)生壺的電阻和加熱效率不變）型號(hào)CH﹣M16額定電壓220V頻率50Hz額定功率1000W容量1.2L答案與解析：（1）由P＝可得，養(yǎng)生壺正常工作時(shí)的電阻：R＝＝＝48.4Ω。（2）水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（85℃﹣20℃）＝2.73×105J，由η＝可得，養(yǎng)生壺消耗的電能：W＝＝＝3×105J，由P＝可得，養(yǎng)生壺工作時(shí)間：t＝＝＝300s；（3）在用電高峰時(shí)，養(yǎng)生壺仍然將1kg水從20℃加熱到85℃，且加熱效率不變，所以養(yǎng)生壺消耗的電能不變，仍然為3×105J，則養(yǎng)生壺的實(shí)際功率：P實(shí)＝＝＝W≈826W，養(yǎng)生壺的電阻不變，由P＝可得實(shí)際電壓：U實(shí)＝＝＝200V，此過(guò)程共耗電3.726×105J，則電路的總功率：P總＝＝＝1026W，因?yàn)镻總＝P實(shí)+P液晶，所以液晶電視機(jī)的實(shí)際功率：P液晶＝P總﹣P實(shí)＝1026W﹣826W＝200W，由P＝UI可得，通過(guò)液晶電視機(jī)的電流：I＝＝＝1A。答：（1）養(yǎng)生壺的電阻是48.4Ω（2）工作時(shí)間是300s。（3）實(shí)際電壓是200V，通過(guò)液晶電視機(jī)的電流是1A。43．如圖所示，一個(gè)用電阻絲繞成的線圈浸沒(méi)在盛油的量熱器中。量熱器為絕熱容器，不會(huì)與外界發(fā)生熱傳遞。線圈的電阻為Rθ，Rθ會(huì)隨溫度變化，其變化規(guī)律可以用公式Rθ＝R0（1+αθ）表示，式中R0為0℃時(shí)線圈的電阻、θ為線圈溫度、α為電阻的溫度系數(shù)?，F(xiàn)將線圈兩端接入電壓恒定的電源，線圈發(fā)熱使油溫緩慢地上升。已知油的初始溫度為0℃，此時(shí)溫度升高的速率為5.0℃/min；持續(xù)一段時(shí)間后，油溫上升到30℃，此時(shí)溫度升高的速率變?yōu)?.5℃/min。（在溫度變化△θ很小時(shí)，△θ的變化要考慮，但可認(rèn)為Rθ不變。）試求：（1）若電源電壓為220V，0℃時(shí)線圈的電阻為96.8Ω，量熱器中油的比熱容為2×103J/（kg?℃），則量熱器中油的質(zhì)量為多少？（2）此線圈電阻的溫度系數(shù)α。答案與解析：（1）量熱器、油、線圈構(gòu)成的系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量等于通過(guò)線圈的電流的電功率，由得，m＝＝＝3kg；（2）量熱器、油、線圈構(gòu)成的系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量等于通過(guò)線圈的電流的電功，設(shè)加在線圈兩端的電壓為U，當(dāng)線圈的電阻為R0時(shí)，電流的功率P0＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①根據(jù)題意得：v0＝kP0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②式中v0為0℃時(shí)系統(tǒng)升溫的速率，k為比例系數(shù)，同理當(dāng)油溫為30℃時(shí)有：P30＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，v30＝kP30﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④由①②③④得：＝＝1+30α．帶入數(shù)據(jù)解得：α＝3.7×10﹣3K﹣1。答：（1）量熱器中油的質(zhì)量為3kg；（2）此線圈電阻的溫度系數(shù)為3.7×10﹣3K﹣1。44．教學(xué)樓每層設(shè)有電熱水器（如圖1），若該電熱水器的銘牌如圖2所示，請(qǐng)計(jì)算把20℃的一箱水燒開(kāi)至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？[水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃），水的密度ρ＝1.0×103kg/m3]答案與解析：根據(jù)ρ＝知，50L水的質(zhì)量：m＝ρV＝1×103kg/m3×50×10﹣3m3＝50kg，水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×107J；電熱水器消耗的電能至少應(yīng)等于水吸收的熱量，由W＝Pt可得，至少需要的加熱時(shí)間：t＝＝＝＝11200s。答：把20℃的一箱水燒開(kāi)至少需要的時(shí)間為11200s。45．如圖所示，下面是型號(hào)為ZTP88型消毒柜的部分技術(shù)參數(shù)及工作電路圖。產(chǎn)品型號(hào)ZIP88額定容積88L食具承載量10kg額定功率584W外型尺寸435×365×865額定電壓220V（1）根據(jù)工作電路，指出開(kāi)關(guān)S與ab接觸時(shí)工作狀態(tài)是高溫消毒（選填“高溫消毒”或“高溫臭氧消毒”），紅色指示燈亮；（2）已知加熱管的電阻為100Ω，它的熱效率為70%，如果正常工作（高溫臭氧消毒）半小時(shí)，且加熱管放出的熱量全部被水吸收，可以使多少千克的水溫度升高30℃？此時(shí)臭氧裝置消耗的電能為多少？（指示燈消耗電能忽略不計(jì)）。答案與解析：（1）由圖知，當(dāng)S與ab接觸時(shí)，電流只經(jīng)過(guò)加熱管和紅燈，所以此時(shí)消毒柜處于高溫消毒狀態(tài)，紅色指示燈亮；（2）加熱管的電功率為：P1＝＝＝484W，則加熱管正常工作半小時(shí)消耗的電能為：W1＝P1t＝484W×30×60s＝871200J，因?yàn)樗臒嵝蕿?0%，所以水吸收的熱量為：Q吸＝W1η＝871200J×70%＝609840J，根據(jù)Q吸＝cm△t可知，水的質(zhì)量為：m＝＝m＝4.84kg；高溫臭氧消毒時(shí)臭氧裝置與加熱管并聯(lián)；臭氧裝置的功率為P2＝P總﹣P1＝584W﹣484W＝100W，則臭氧裝置正常工作半小時(shí)消耗的電能：W2＝P2t＝100W×30×60s＝1.8×105J。答：（1）高溫消毒；紅；（2）如果工作半小時(shí)，加熱管放出的熱量可以使4.84千克的水溫度升高30℃；此時(shí)臭氧裝置消耗了1.8×105J的電能。46．某款電熱水龍頭，即開(kāi)即熱，冷熱兼用，如圖是它的原理電路圖，下表給出了它的部分參數(shù)，R1、R2為電熱絲，通過(guò)開(kāi)關(guān)S1、S2控制對(duì)應(yīng)的電路，從而實(shí)現(xiàn)冷水、溫水、熱水之間切換，請(qǐng)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題：額定電壓220V頻率50Hz額定功率溫水2200W熱水3300W①只閉合S1時(shí)，放出的水是溫（選填“冷”“溫”或“熱”）水；②R1的電阻是22Ω；③開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)閉合時(shí)，流過(guò)R2的電流是5A。答案與解析：（1）由電路圖可知，只閉合S1時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路；兩個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)；因并聯(lián)電路中總電阻小于任何一個(gè)分電阻，所以兩個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)總電阻小，根據(jù)P＝UI＝可知出熱水；只閉合S1時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電路電阻大，根據(jù)P＝UI＝可知出冷水；（2）出溫水的電功率為P溫水＝2200W，電源的電壓為220V，由P＝UI＝可知，R1的電阻為：R1＝＝＝22Ω；由P＝UI可得，此時(shí)電路中的電流I＝＝＝10A；（3）水龍頭放熱水時(shí)R2消耗的電功率P2＝P熱﹣P溫＝3300W﹣2200W＝1100W，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，流過(guò)R2的電流為：I＝＝＝5A。故答案為：（1）溫；（2）22；（3）5。47．近期某地電價(jià)0.6元/度，液化石油氣每罐（內(nèi)裝液化石油氣15kg）100元，木炭5元/kg。液化石油氣的熱值為4.2×107J/kg，木炭的熱值為3.4×107J/kg。使用上述三種能源，理論上木炭最便宜。為弄清楚這三種能源在家庭日常生活中哪種更經(jīng)濟(jì)，小明制定了探究計(jì)劃。除上述三種能源外，所需物品如下：燒水鍋（容積20L）、電爐（220V，1500W）、液化石油氣爐、炭爐、溫度計(jì)、手表、天平、電子秤。他首先選擇電能探究，探究過(guò)程如下：（1）把盛滿水的燒水鍋放在電爐上，測(cè)量加熱時(shí)間t，用公式W＝Pt算出消耗的電能，再算出所需電費(fèi)M；（2）用溫度計(jì)測(cè)量加熱時(shí)間內(nèi)水的溫度變化△t，計(jì)算的值，則表示加熱時(shí)使水溫每升高1℃所需的電費(fèi)；（3）接下來(lái)，小明用類似的方法對(duì)液化石油氣和木炭分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：使用電能實(shí)際上是最便宜的。請(qǐng)簡(jiǎn)要分析理由：由于實(shí)際使用時(shí)有能量損失，且使用液化石油氣和木炭的能量損失較多，而使用電能的轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用液化石油氣和木炭的轉(zhuǎn)化效率，所以，使用電能實(shí)際上是最便宜的。答案與解析：假設(shè)需要提供的能量為3.6×106J＝1kW?h＝1度，且不計(jì)能量損失，則需要的電費(fèi)：0.6元/度×1度＝0.6元；需要液化氣的質(zhì)量：m氣＝＝≈0.086kg，費(fèi)用：×0.086kg≈0.57元；需要木炭的質(zhì)量：m炭＝＝≈0.11kg，費(fèi)用：5元/kg×0.11kg＝0.55元；可見(jiàn)，理論上木炭最便宜。（2）在中，分子表示所需電費(fèi)，分母表示溫度的變化量，因此表示加熱時(shí)使水溫每升高1℃所需的電費(fèi)；（3）由于實(shí)際使用時(shí)有能量損失，且使用液化石油氣和木炭的能量損失較多，而使用電能的轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用液化石油氣和木炭的轉(zhuǎn)化效率，所以，使用電能實(shí)際上是最便宜的。故答案為：木炭；（2）加熱時(shí)使水溫每升高1℃所消耗電能的電費(fèi)；（3）由于實(shí)際使用時(shí)有能量損失，且使用液化石油氣和木炭的能量損失較多，而使用電能的轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用液化石油氣和木炭的轉(zhuǎn)化效率，所以，使用電能實(shí)際上是最便宜的。48．如圖所示的是某型號(hào)電熱水壺銘牌，壺中裝有1.8L溫度為20℃的水，求：（1）將水燒開(kāi)，水吸收的熱量是多少？（2）若在電熱水壺工作時(shí)，標(biāo)有“3000r/kw?h”的電能表在1min內(nèi)轉(zhuǎn)了50轉(zhuǎn)，電路的實(shí)際電壓是多少？答案與解析：（1）水的體積：V＝1.8L＝1.8×10﹣3m3，水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.8×10﹣3m3＝1.8kg；由題知：t0＝20℃，t＝100℃，燒開(kāi)水吸收到的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.8kg×（100℃﹣20℃）＝6.048×105J；（2）1min內(nèi)消耗的電能：W＝×50×3.6×106J＝6×104J，電熱水壺的實(shí)際功率：P實(shí)＝＝＝1000W，因?yàn)镽＝＝＝40Ω，P實(shí)＝，所以電熱水壺兩端的實(shí)際電壓：U實(shí)＝＝＝200V。答：（1）將水燒開(kāi)，水吸收的熱量是6.048×105J；（2）電路的實(shí)際電壓是200V。49．小明的媽媽為了方便早餐時(shí)喝上豆?jié){，買了一臺(tái)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)，如圖甲所示。圖乙所示為豆?jié){機(jī)的主要結(jié)構(gòu)：中間部位是一個(gè)連接著刀頭的電動(dòng)機(jī)，用來(lái)將原料進(jìn)行粉碎打漿；電熱管負(fù)責(zé)對(duì)液體加熱煮沸。下表是這個(gè)豆?jié){機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。型號(hào)…﹣…額定電壓220V額定頻率50Hz電機(jī)功率180W加熱功率800W容量1000mL小明想探究一下豆?jié){機(jī)工作的具體過(guò)程以及耗電情況，在某次使用之前，先查看了他家的單相電子電能表，上面注明1600imp/kW?h，之后，他關(guān)閉其他所有家用電器，將浸泡好的適量黃豆和1000cm3的清水放入豆?jié){機(jī)的杯體，啟動(dòng)自動(dòng)控制鍵，開(kāi)始用鐘表計(jì)時(shí)的同時(shí)記錄電能表上面的發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，豆?jié){機(jī)按“①加熱一②預(yù)打漿一③加熱一④打漿一⑤煮漿一⑥防溢延煮”的程序正常工作直至豆?jié){機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警，提示豆?jié){已做好。從啟動(dòng)自動(dòng)控制鍵至豆?jié){機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警，整個(gè)過(guò)程用時(shí)20min，電能表上面的發(fā)光二極管閃爍了320次。其中①、③、⑤三個(gè)過(guò)程為電熱絲單獨(dú)不間斷工作，而②、④為電機(jī)單獨(dú)間歇工作，此過(guò)程中電動(dòng)機(jī)累計(jì)工作時(shí)間為2min，⑥為電熱絲單獨(dú)間歇工作。請(qǐng)回答：（1）②、④兩個(gè)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)為什么要間歇工作？（2）在豆?jié){機(jī)工作的20min內(nèi)，消耗的電能為多少kW?h？（3）在豆?jié){機(jī)工作的20min內(nèi)，電熱絲和電機(jī)都不工作的時(shí)間為多少min？答案與解析：（1）②④兩個(gè)過(guò)程為打漿過(guò)程，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，刀頭也停止旋轉(zhuǎn)，在水和黃豆停止流動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)突然帶動(dòng)刀頭再次高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)黃豆由于慣性仍然保持靜止，這樣才能更有效將黃豆打碎，如此反復(fù)，最終將黃豆打成細(xì)小的顆粒，經(jīng)加熱后成為豆?jié){；（2）消耗的電能：W＝kW?h＝0.2kW?h＝7.2×105J＝0.2kW?h；（3）電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W電動(dòng)機(jī)＝P電動(dòng)機(jī)t電動(dòng)機(jī)＝180W×2×60s＝2.16×104J；電熱絲消耗的電能：W電熱絲＝W﹣W電動(dòng)機(jī)＝7.2×105J﹣2.16×104＝6.984×105J；由P＝可得，電熱絲工作的時(shí)間：t電熱絲＝＝＝873s＝14.6min；電熱絲和電機(jī)都不工作的時(shí)間：t＝20min﹣2min﹣14.6min＝3.4min。答：（1）②④兩個(gè)過(guò)程為打漿過(guò)程，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，刀頭也停止旋轉(zhuǎn)，在水和黃豆停止流動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)突然帶動(dòng)刀頭再次高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)黃豆由于慣性仍然保持靜止，這樣才能更有效將黃豆打碎，如此反復(fù)，最終將黃豆打成細(xì)小的顆粒，經(jīng)加熱后成為豆?jié){；（2）在豆?jié){機(jī)工作的20min內(nèi)，消耗的電能為0.2kW?h；（3）在豆?jié){機(jī)工作的20min內(nèi)，電熱絲和電機(jī)都不工作的時(shí)間為3.4min。50．隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，許多家庭都住進(jìn)了高樓大廈，小華家住進(jìn)新樓后，為了淋浴的方便，購(gòu)置了一款某型號(hào)的電熱水器（其銘牌見(jiàn)下表），安裝在衛(wèi)生間的墻上。小麗在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：①注滿水的電熱水器，在額定電壓下連續(xù)加熱45min，熱水器上的溫度示數(shù)由20℃上升到45℃．已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），水的密度為1.0×103kg/m3，求此過(guò)程中電熱水器的熱效率。②該熱水器在某時(shí)間段使用時(shí)，30min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2.7×106J，求通過(guò)電熱水器的電流和它工作的實(shí)際電壓。③防電墻技術(shù)就是在電熱水器內(nèi)部形成永久性電阻，電熱水器經(jīng)防電墻處理后，使人體承受的電壓不高于20V，保證異常漏電情況下，接觸熱水器的人的安全。如圖所示，若人體的最大電阻為20MΩ，試求防電墻的電阻。答案與解析：①由ρ＝可得，水箱中水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3＝50kg，水箱中的水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（45℃﹣20℃）＝5.25×106J，水箱中的水在額定電壓下連續(xù)加熱45min消耗的電能：W＝Pt＝2200W×45×60s＝5.94×106J，電熱水器加熱時(shí)的熱效率：η＝×100%＝×100%≈88.4%；②由P＝可得，電熱水器的電阻：R＝＝＝22Ω，由W＝I2Rt可知：工作的實(shí)際電流為I＝＝≈8.3A，則工作的實(shí)際電壓U＝IR＝8.3A×22Ω＝182.6V；③在異常漏電的情況下，人體與防電墻串聯(lián)，由于加在人體上的電壓不高于20V，人體的最大電阻為20MΩ，則通過(guò)人體的最大電流為I＝＝＝1×10﹣6A，由于串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以防電墻的電壓：U墻＝U﹣U人＝220V﹣20V＝200V，因?yàn)榇?lián)電路中各處的電流相等，根據(jù)歐姆定律得：R墻＝＝＝2×108＝200MΩ。答：①此過(guò)程中電熱水器的熱效率為88.4%。②通過(guò)電熱水器的電流為8.3A，工作的實(shí)際電壓為182.6V。③防電墻的電阻為200MΩ。51．如圖是常用的電熱水壺，如表中列出了這只電熱水壺部分技術(shù)參數(shù)。根據(jù)表中的參數(shù)求：型號(hào)FY﹣TS1010A額定電壓220V頻率50Hz額定功率1500W容量1.0L（1）若電熱水壺正常工作5min能燒開(kāi)一壺水，電熱水壺?zé)_(kāi)這壺水所消耗的電能；（2）電熱水壺?zé)_(kāi)這壺水的過(guò)程中，若水所吸收熱量為2.7×105J，該電熱水壺?zé)男?。答案與解析：（1）電熱水壺正常工作5min，所消耗的電能：W＝P額t＝1500W×5×60s＝4.5×105J；（2）電熱水壺?zé)男剩害牵健?00%＝×100%＝60%。答：（1）電熱水壺?zé)_(kāi)這壺水所消耗的電能為4.5×105J；（2）該電熱水壺?zé)男蕿?0%。52．一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)有90kg的水，若水溫從20℃升到35℃，這些水吸收了5.67×106JJ熱量；若讓電熱器1h來(lái)產(chǎn)生這樣多的熱量，則電熱器的功率應(yīng)為1.575kW?！舅谋葻崛轂?.2×103J/（kg?℃）】答案與解析：（1）水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×90kg×（35℃﹣20℃）＝5.67×106J；（2）由題意可知：W＝Q吸＝5.67×106J，由W＝Pt可得，電熱器的功率：P＝＝＝1575W＝1.575kW。故答案為：5.67×106；1.575。53．飲水機(jī)是一種常用的家用電器，其加熱水槽部分工作原理電路圖如下圖所示，其中S是一個(gè)溫控開(kāi)關(guān)，R1為電加熱管，當(dāng)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，S自動(dòng)切換到另一處于保溫狀態(tài)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）A、B是兩種不同顏色的指示燈。如果用紅色表示正在對(duì)水加熱，黃色表示保溫，請(qǐng)標(biāo)明指示燈的顏色，應(yīng)該是A為紅色。（2）若飲水機(jī)加熱時(shí)加熱管的功率為550W，而保溫時(shí)加熱管的功率為88W，求電阻R2的阻值（不考慮溫度對(duì)阻值的影響，且不計(jì)指示燈的阻值）。（3）若加熱水槽儲(chǔ)水1.0kg，將其從初溫20℃加熱到100℃，加熱管的熱效率為90%，試計(jì)算出加熱需要多少時(shí)間？水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）答案與解析：（1）當(dāng)S接左面時(shí)電路中只有電阻R1，總電阻最小，電流路中電流最大，發(fā)熱管功率就會(huì)最大，處于加熱狀態(tài)，因此A燈為紅色燈。故答案為：紅。（2）加熱時(shí)：加熱管的電功率P1＝550W電阻R1＝＝＝88Ω；保溫時(shí)：加熱管的電功率P2＝88W；通過(guò)加熱管的電流I＝＝＝1A；此時(shí)電路的總電阻R＝＝＝220Ω；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)，R2＝R﹣R1＝220Ω﹣88Ω＝132Ω答：電阻R2的阻值132Ω。（3）1.0kg水從初溫20℃加熱到100℃吸收的熱量：Q吸＝cm（t2﹣t1）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.0kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J加熱管的熱效率為90%，根據(jù)η＝×100%，則電熱管需要放出的熱量是：Q管＝＝＝×104J飲水機(jī)加熱時(shí)加熱管的功率為550W，則加熱的是時(shí)間為：t＝＝≈679s答：加熱管加熱時(shí)間為679s。54．在探究“家用電器”的綜合實(shí)踐活動(dòng)中，小明與同學(xué)一起合作，以家里的電水壺為觀察、研究對(duì)象，記錄了如表中的有關(guān)數(shù)據(jù)。觀察對(duì)象有關(guān)活動(dòng)和相關(guān)記錄電水壺銘牌額定電壓：220V額定功率：800W容量：2L電能表銘牌有關(guān)參數(shù)：220V10（40）A50Hz1200r/kW?h電熱壺加熱時(shí)的電能表關(guān)閉家中的所有用電器，只將電水壺接入電路，觀察電能表，表盤(pán)在2分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)30轉(zhuǎn)測(cè)量電水壺中水的溫度壺中裝水量：1.5kg通電前溫度：30℃通電2分鐘后溫度：44℃根據(jù)上表中的記錄，請(qǐng)解答下面的問(wèn)題。（1）求通電2min壺中的水吸收的熱量；（2）求電水壺中發(fā)熱體正常工作時(shí)的電阻值；（3）求2min內(nèi)電水壺消耗的電能和實(shí)際功率。答案與解析：（1）通電2min壺中的水吸收的熱量；Q吸＝cm1△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（44℃﹣30℃）＝8.82×104J；（2）根據(jù)P＝可得：電水壺中發(fā)熱體正常工作時(shí)的