如图为某种电热水器的原理图,包括控制电路和工作电路两部分,其工作模式和相关参数如下表。通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的档位变换。R0、R1为电热丝,R2为滑动变阻器,R为热敏电阻(置于电热水器内),其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯,忽略指示灯对电路的影响。
(1)工作电路中的A线应接______ 线(火/零/地);当______ 灯亮时,电热水器处于保温状态。
(2)R1工作时的电阻是多大?( )
(3)电热水器处于加热状态时,工作6.3min,可使1L的水温度升高60℃,计算该电热水器的效率。( ) [c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)工作电路中的A线应接
(2)R1工作时的电阻是多大?
(3)电热水器处于加热状态时,工作6.3min,可使1L的水温度升高60℃,计算该电热水器的效率。
电源 | 220V |
加热功率 | 800W |
保温功率 | 40W |
水容量 | 1.0L |
更新时间:2023-06-02 23:01:05
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解题方法
【推荐1】阅读短文,回答文后问题:
当一个物体表面温度比周围环境高时,就会向周围环境散热,散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为q=k(t物-t杯),其中k散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时间也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。
(1)物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫做______ ;
(2)散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是______ ;
A.密度 B.功率 C.效率
(3)一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的放热快慢为q。当物体温度降低到29℃时,散热快慢为______ ;
(4)如图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的温度都是30℃,周围环境温度保持20℃不变,保温杯敞开口,水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),盐水的密度为1.1×103kg/m3,则盐水的比热容为______ J/(kg·℃)。
牛顿冷却定律
当一个物体表面温度比周围环境高时,就会向周围环境散热,散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出:物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现,在温度差不太大的情况下(小于15℃),这个结论符合实际散热规律,称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示,则牛顿冷却定律可以表示为q=k(t物-t杯),其中k散热系数,与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关,和物质种类无关,如果上述因素相同,不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同,即使散热快慢相同,它们降低相同温度需要的时间也不同,根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系,从而可以进行比热容的测量。
(1)物体向周围散热,内能减少,这种改变内能的方式叫做
(2)散热快慢q和下列概念中物理意义最接近的是
A.密度 B.功率 C.效率
(3)一个物体温度为30℃,周围环境温度保持20℃不变,此时物体的放热快慢为q。当物体温度降低到29℃时,散热快慢为
(4)如图甲所示,用两个同样的保温杯分别装满水和盐水,水和盐水的温度都是30℃,周围环境温度保持20℃不变,保温杯敞开口,水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),盐水的密度为1.1×103kg/m3,则盐水的比热容为
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(0.4)
解题方法
【推荐2】自行车是环保、便利的交通工具。下表是制造自行车的各种材料的技术指标。
(1)为了夜晚行驶安全,自行车安装了尾灯。当有汽车灯光照射到尾灯时可起到警示作用,其原理是光的______ ,自行车尾灯________ (选填“是”或“不是”)光源。
(2)一辆自行车的车架由铝合金材料制成,质量为7.25kg,该车架的体积是多大________ ?
(3)采用表中的一种材料制造上述自行车的车架,则该车车架的最小质量是多大________ ?
(4)若上述自行车车架由钛合金材料和表中另外一种材料制造而成,车架的质量为6.7kg,其中钛合金材料的体积为1.0×10-3m3,则另一种材料是什么材料________ ?
技术指标 材料 | 铬铝钢 | 铝合金 | 钛合金 | 碳纤维 |
性能(强度) | 强 | 较弱 | 较强 | 强 |
密度/(kg·m-3) | 7.9×103 | 2.9×103 | 4.3×103 | 1.6×103 |
(2)一辆自行车的车架由铝合金材料制成,质量为7.25kg,该车架的体积是多大
(3)采用表中的一种材料制造上述自行车的车架,则该车车架的最小质量是多大
(4)若上述自行车车架由钛合金材料和表中另外一种材料制造而成,车架的质量为6.7kg,其中钛合金材料的体积为1.0×10-3m3,则另一种材料是什么材料
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综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】小林家某日在17∶00~18∶00时间段有三个用电器在同时正常工作:空调、电视机和电热水器。图1是电热水器的电路示意图,其中、为电热丝(阻值不变),红灯、绿灯是电热水器工作状态的指示灯(忽略指示灯对电路的影响),电热水器的额定加热功率为800W,额定保温功率为40W。电能表记录了这1h内的用电情况(如图2所示)。
(1)空调、电视机和电热水器的连接方式为___________ (选填“串联”或“并联”);这1h内,小林家的干路电流为多大?___________
(2)当绿灯亮时,电热水器处于___________ (选填“加热”或“保温”)状态。求电热丝的阻值;___________
(3)电热水器处于加热状态时,正常工作4min,可使1L水的温度升高40℃,则该电热水器的效率是多少?[,]___________
(1)空调、电视机和电热水器的连接方式为
(2)当绿灯亮时,电热水器处于
(3)电热水器处于加热状态时,正常工作4min,可使1L水的温度升高40℃,则该电热水器的效率是多少?[,]
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(0.4)
解题方法
【推荐2】活动课上,小明发现烧水用的电热水壶(如图甲)主要由分离式底座和壶身两个部分组成,图乙是其简化电路。已知电热水壶的最大容量为2L,额定功率为2000W。求:
(1)电阻的阻值;
(2)该电热水壶正常工作加热7min,能将整壶初温为20℃水烧开(1标准大气压下),则电水壶的加热效率为多少[水的比热为]?
(3)该电热水壶不能满足人们随时取用热水的需求,于是小明利用2个阻值不同的电阻和,设计两种方案(如图丙),来实现既可加热又能保温的功能,请利用方案一器材,在虚线框内画出方案二的电路图。
(1)电阻的阻值;
(2)该电热水壶正常工作加热7min,能将整壶初温为20℃水烧开(1标准大气压下),则电水壶的加热效率为多少[水的比热为]?
(3)该电热水壶不能满足人们随时取用热水的需求,于是小明利用2个阻值不同的电阻和,设计两种方案(如图丙),来实现既可加热又能保温的功能,请利用方案一器材,在虚线框内画出方案二的电路图。
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(0.4)
【推荐3】应急照明灯是在正常照明电源发生故障时,能持续照明而不间断工作的一类灯具,如图1所示.应急照明灯主要由灯泡(或LED灯珠)、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成.在照明电源正常情况下,应急照明灯通过充电器给蓄电池充电,此时,自动控制电路及相关部件自动将灯泡(或LED灯珠)与蓄电池断开不发光.当照明电源突然停电时,应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡(或LED灯珠)跟蓄电池接通,从而实现自动应急照明.下表为某型号应急照明灯的主要技术数据:
(注:蓄电池的容量Q的计算公式:Q=It)
(一)在该型号应急照明灯刚投入使用阶段,待蓄电池充满电后,可以实现的最长连续应急照明时间为多少?
(二)小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯.老师告诉她实验室现有以下器材:双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡(额定电压:DC3.0~3.4V,额定电流:350mA)4只、电磁继电器(额定电压:DC6V;额定电流:0.15A)1套及与之配套的低压直流电源(输入电压:AC220V,输出电压:DC6V)1台,蓄电池(两端电压:6V)1只及与之配套的充电器(输入电压:AC220V,输出电压:DC6V)1只,导线(足量),如图2所示.
(1)请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线.要求如下:
①家庭电路正常工作时,充电器自动给蓄电池充电,各灯泡不发光;
②当家庭电路停电时,蓄电池自动给各灯泡供电,使各灯泡均正常发光,且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作;
(2)小明看到小兰连接的电路后,认为可以去掉低压直流电源,而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端.请你分析这样做不可行的原因.
输入电压 | 充电时间 | 应急照明时间 | 应急照明功率 | ||
AC200V | <24h | >90min | 0.96W×2 | ||
应急照明光源 | 蓄电池 | ||||
种类 | 数量 | 灯泡额定电压 | 类别 | 额定电压 | 容量 |
灯泡 | 2只 | 2.4V | Ni﹣Cd | 2.4V | 1.8Ah |
(注:蓄电池的容量Q的计算公式:Q=It)
(一)在该型号应急照明灯刚投入使用阶段,待蓄电池充满电后,可以实现的最长连续应急照明时间为多少?
(二)小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯.老师告诉她实验室现有以下器材:双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡(额定电压:DC3.0~3.4V,额定电流:350mA)4只、电磁继电器(额定电压:DC6V;额定电流:0.15A)1套及与之配套的低压直流电源(输入电压:AC220V,输出电压:DC6V)1台,蓄电池(两端电压:6V)1只及与之配套的充电器(输入电压:AC220V,输出电压:DC6V)1只,导线(足量),如图2所示.
(1)请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线.要求如下:
①家庭电路正常工作时,充电器自动给蓄电池充电,各灯泡不发光;
②当家庭电路停电时,蓄电池自动给各灯泡供电,使各灯泡均正常发光,且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作;
(2)小明看到小兰连接的电路后,认为可以去掉低压直流电源,而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端.请你分析这样做不可行的原因.
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(0.4)
真题
解题方法
【推荐1】(1)小明检测到家庭最大电流为5A,要买一个电热水壶,一个为“220V,1000W”,一个为“220V,1500W”,小明选了1000W的,请根据计算说出为什么不选1500W的?___________
(2)电热水壶的电线很短,因此电阻___________ 产生热量___________ ,更加安全;
(3)小明把一个电热水壶插进插座,打开开关,突然家里的用电器都不工作了,请写出可能的两个原因:①___________ ;②___________ ;
(4)比较电热水壶和电炉的加热效率,请从下图中选择一组___________ 。A. B. C.
(5)实验:将1L水加热至沸腾,探究电热水壶的效率。求:设计实验方案并写出效率表达式。
(2)电热水壶的电线很短,因此电阻
(3)小明把一个电热水壶插进插座,打开开关,突然家里的用电器都不工作了,请写出可能的两个原因:①
(4)比较电热水壶和电炉的加热效率,请从下图中选择一组
(5)实验:将1L水加热至沸腾,探究电热水壶的效率。求:设计实验方案并写出效率表达式。
物理量 | 方法(应说明测量道具、物理量) | 结论(用题目所给物理量表示) |
水的密度ρ 水的比热容c 热水壶额定功率P | η= |
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名校
解题方法
【推荐2】如图甲为储水式电热水器的内部结构,它利用加热管对水箱中的水进行加热。长时间使用后可能导致绝缘部分可能破损,使热水器中的外壳和水带电,从而造成触电事故。所以国家规定电热水器须采用接地、漏电保护器、防电墙等多重保护措施。
(1)若电热水器水箱容量为50L,额定功率1500W,则正常工作时,将水从20℃加热至50℃,至少需要多长时间______ ?[c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
(2)考虑到用电安全,电热水器应使用______ (选填“两孔”或“三孔”)插座,且进、出水管口都装有防电墙,其内部结构如图乙所示,流经其中的水必须沿着内部隔片螺旋流动,与普通水管相比其中的水柱变得更细更长,从而使水的电阻______ ;
(3)若人体电阻为2kΩ,某种防电墙电阻为468kΩ,当如图丙所示地线失效时:
①试用计算说明此防电墙能否保证人的安全______ ?
②若防电墙内部容积为,横截面,长度为10cm的自来水水柱的电阻为13kΩ,水柱的电阻跟它的长度L成正比,跟它的横截面积S成反比,则此防电墙中需要将内部的水分隔成长度为______ cm的螺旋水柱。(不考虑内部隔片本身的厚度影响)
(1)若电热水器水箱容量为50L,额定功率1500W,则正常工作时,将水从20℃加热至50℃,至少需要多长时间
(2)考虑到用电安全,电热水器应使用
(3)若人体电阻为2kΩ,某种防电墙电阻为468kΩ,当如图丙所示地线失效时:
①试用计算说明此防电墙能否保证人的安全
②若防电墙内部容积为,横截面,长度为10cm的自来水水柱的电阻为13kΩ,水柱的电阻跟它的长度L成正比,跟它的横截面积S成反比,则此防电墙中需要将内部的水分隔成长度为
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(0.4)
解题方法
【推荐3】如图甲所示是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖。图乙为其简化的电路原理图,已知电阻R1<R2,铭牌见表。在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开,切断电源,保证安全,电暖器有“高温挡”、“中温挡”和“低温挡”三个挡位。
(1)当闭合开关S和_________ 时,电暖器在低温挡正常工作,此时的功率为_________ W、电流为_________ A。
(2)求R1的电阻_________ ;
(3)如果电加热器的加热效率为75%,使用中温挡时,煤油升温5℃需要多长时间?煤油的比热容为2.1×103J/(kg•℃)_________ 。
电暖器 | ||
额定电压 | 220V | |
额定功率 | 低温挡 | |
中温挡 | 1000W | |
高温挡 | 1500W | |
频率 | 50Hz | |
煤油质量 | 20kg |
(2)求R1的电阻
(3)如果电加热器的加热效率为75%,使用中温挡时,煤油升温5℃需要多长时间?煤油的比热容为2.1×103J/(kg•℃)
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】如图甲所示是我国自主研发的一款油电混合动力汽车。该混合动力汽车启动时,内燃机不工作,车内蓄电池输出能量;当高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输出能量,同时又可以向蓄电池充电。为了保护蓄电池,当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。在某次测试中,司机驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h,观察仪表盘发现这段时间内燃机消耗燃油10kg,蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图丙所示,该汽车的某些参数如表所示。(燃油热值q=4.0×107J/kg)
(1)该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机,如图乙所示是汽油机的 ________ 冲程,此时活塞 _____ (选填“向上”或“向下”)运动;
(2)在测试过程中,该车克服阻力做的功是___________ J,蓄电池储存的能量增加了 _________ J,汽车的能量利用率为 _________ %;
(3)若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能,该车在蓄电池充满电的情况下以25km/h最多可行驶_________ km。
电机 | 电池 | 整车 | |
输出最大功率/kW | 输出电压/V | 最大容量/J | 质量/t |
90 | 300 | 1.2×108 | 1 |
(2)在测试过程中,该车克服阻力做的功是
(3)若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能,该车在蓄电池充满电的情况下以25km/h最多可行驶
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(0.4)
【推荐2】随着人民生活水平的提高,汽车已进入千家万户.如图甲所示,是某品牌的小汽车.
(1)汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高.为了确保安全,可用液体循环进行冷却.这是通过_______ 的方式减少汽缸内能的.
(2)用同一热源对质量相等的A、B两种液体加热,其温度随加热时间变化的图象如图乙,根据图中提供的信息,若请你在A、B两种液体中选择一种作为汽车的冷却液.应选择__________ (选填“A”或“B”)液体更好.
(3)若发动机的水箱中贮有10kg的某种冷却液,当其温度升高20℃时,它需要吸收的热量为多少__________ ?[冷却液的比热容c=4.0×103J/(kg·℃)]
(4)工厂为了测试汽车发动机的效率,让汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶2km.已知轿车发动机的功率为46kW,汽油的热值为4.6×107J/kg.
①求小汽车在行驶过程中受到的阻力________ ;
②若该过程中发动机把汽油完全燃烧产生的内能转变为机械能,再通过传动机械驱动汽车行驶的效率是25%,则在这个过程中发动机需要消耗的汽油质量为多少?__________
(1)汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高.为了确保安全,可用液体循环进行冷却.这是通过
(2)用同一热源对质量相等的A、B两种液体加热,其温度随加热时间变化的图象如图乙,根据图中提供的信息,若请你在A、B两种液体中选择一种作为汽车的冷却液.应选择
(3)若发动机的水箱中贮有10kg的某种冷却液,当其温度升高20℃时,它需要吸收的热量为多少
(4)工厂为了测试汽车发动机的效率,让汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶2km.已知轿车发动机的功率为46kW,汽油的热值为4.6×107J/kg.
①求小汽车在行驶过程中受到的阻力
②若该过程中发动机把汽油完全燃烧产生的内能转变为机械能,再通过传动机械驱动汽车行驶的效率是25%,则在这个过程中发动机需要消耗的汽油质量为多少?
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(0.4)
解题方法
【推荐3】电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲所示是一款市场上的产品,小敏查阅使用说明书,其相关参数如下表。
(1)该眼罩是利用电流的______ (选填“磁”或“热”)效应工作的,眼罩的松紧带做得宽大是为了______ ;
(2)当该款眼罩还剩的电池容量时,在额定电压下充电,充满电至少需要多长时间?____
(3)如图乙所示是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4V,已知电热丝阻值为,电热丝阻值为,开关只接a或b。求中温挡功率为多少?____ 高温挡工作20分钟,眼罩消耗的电能为多少?____
型号 | |
充电电压 | 8V |
充电电流 | 500mA |
电池容量 | 千瓦时 |
(2)当该款眼罩还剩的电池容量时,在额定电压下充电,充满电至少需要多长时间?
(3)如图乙所示是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4V,已知电热丝阻值为,电热丝阻值为,开关只接a或b。求中温挡功率为多少?
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