下面的圖表是從某臺(tái)電熱飲水機(jī)說明書上收集到的信息.經(jīng)分析得知,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),飲水機(jī)處于加熱狀態(tài),S斷開時(shí),飲水機(jī)處于保溫狀態(tài).為了測(cè)量它加熱時(shí)的實(shí)際功率,小明斷開其它所有用電器,只將該飲水機(jī)接入家庭電路中,閉合開關(guān)S,測(cè)得熱水箱中的水從20℃升高到100℃,所用時(shí)間為7.5 min,同時(shí)觀察到家中標(biāo)有“1200 r/kw·h”字樣的電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過120轉(zhuǎn)(r).根據(jù)以上信息,求:
(1)電阻R1的阻值(不考慮溫度對(duì)阻值的影響);
(2)飲水機(jī)熱水箱中的水從20℃升高到100℃時(shí)所吸收的熱量[C水=4.2×103 J/(kg·℃)];
(3)飲水機(jī)加熱時(shí)的實(shí)際功率;
(4)飲水機(jī)此加熱過程中的熱效率.
答:(1)電阻R1的阻值為55 Ω. (2)飲水機(jī)熱水箱中的水從20℃升高到100℃時(shí)所吸收的熱量為3.36×105 J. (3)飲水機(jī)加熱時(shí)的實(shí)際功率為800 W. (4)飲水機(jī)此加熱過程中的熱效率為93.3%. 分析:(1)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),飲水機(jī)處于加熱狀態(tài),此時(shí)電路中只有電阻R1;S斷開時(shí),飲水機(jī)處于保溫狀態(tài),此時(shí)電路中電阻R1和R2串聯(lián);知道飲水機(jī)的額定電壓和加熱時(shí)的額定功率,可利用公式R= (2)知道熱水箱的容量,可利用公式m=ρV計(jì)算出水的質(zhì)量,又知道水的比熱容和溫度變化,可利用熱量公式Q吸=Cm(t-t0)計(jì)算出水吸收的熱量. (3)“1200 r/kw·h”的意義為:每消耗1 kw·h的電能,電能表的轉(zhuǎn)盤就轉(zhuǎn)過1200 r,從而可以計(jì)算出電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過120 r消耗的電能,又知道工作時(shí)間,可利用公式P= (4)已經(jīng)計(jì)算出水吸收熱量和飲水機(jī)消耗的電能,可利用公式η= 解答:解: (1)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),飲水機(jī)處于加熱狀態(tài),此時(shí)電路中只有電阻R1,如圖1所示; S斷開時(shí),飲水機(jī)處于保溫狀態(tài),此時(shí)電路中電阻R1和R2串聯(lián),如圖2所示; ∵U額=220 V,P加熱=880 W, ∴電阻R1的阻值為:R1= (2)∵V=1 L=1 dm3=1000 cm3,ρ=1×103 kg/m3=1 g/cm3, ∴水的質(zhì)量為:m=ρV=1 g/cm3×1000 cm3=1000 g=1 kg; 又∵C水=4.2×103 J/(kg·℃),t=100℃,t0=20℃, ∴水吸收的熱量為:Q吸=C水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100℃-20℃)=3.36×105 J. (3)∵每消耗1 kw·h的電能,電能表的轉(zhuǎn)盤就轉(zhuǎn)過1200 r, ∴電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過120 r消耗的電能為:W= 而t=7.5 min=450 s, ∴飲水機(jī)的實(shí)際功率為:P實(shí)際= (4)∵Q吸=3.36×105 J,W=3.6×105 J, ∴飲水機(jī)的熱效率為:η= 點(diǎn)評(píng):本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題,考查了質(zhì)量、吸收熱量、電功、熱機(jī)效率等的計(jì)算,關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用,難點(diǎn)是結(jié)合電路圖對(duì)飲水機(jī)狀態(tài)的判斷.與生活相連,使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用,注意計(jì)算時(shí)的單位變換要正確. |
電功與熱量的綜合計(jì)算;熱量的計(jì)算;熱機(jī)的效率;電功率的計(jì)算;實(shí)際功率. |
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科目:初中物理 來源: 題型:
熱水箱容量 | 2L |
額定電壓 | 220V |
加熱時(shí)的功率 | 400W |
保溫時(shí)的功率 | 40W |
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科目:初中物理 來源: 題型:
熱水箱容量 | 1L |
額定電壓 | 220V |
加熱時(shí)額定功率 | 880W |
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科目:初中物理 來源: 題型:
熱水箱容量V | 2L |
額定電壓U | 220V |
加熱時(shí)的功率P1 | 400W |
保溫時(shí)的功率P2 | 40W |
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科目:初中物理 來源: 題型:
容量 | 2L |
額定電壓 | 220V |
加熱時(shí)的功率 | 1000W |
保溫時(shí)的功率 | 50W |
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科目:初中物理 來源: 題型:解答題
容量 | 2L |
額定電壓 | 220V |
加熱時(shí)的功率 | 1000W |
保溫時(shí)的功率 | 50W |
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