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备战2021中考一轮复习基础知识强化训练——18.4焦耳定律
展开1.将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是
A.电冰箱产生的热量最多 B.电脑产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
2.电熨斗通电一段时间后变得很烫,而连接电熨斗的导线却不怎么热,这主要是因为( )
A. 导线的绝缘皮隔热
B. 导线散热比电熨斗快
C. 导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
D. 通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
3.一台“220V 60W“的电风扇、一盏“36V 60W“的白炽灯和一只“110V 60W“的电热器各自在额定电压下工作,比较它们相同通电时间内产生的热量是( )
A. 电风扇最多 B. 电热器最多 C. 白炽灯最多 D. 三者一样多
4.电炉中电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接电炉的导线却不怎么热,主要是因为( )
A. 导线的绝缘皮隔热
B. 通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
C. 导线散热比电阻丝快
D. 导线的电阻远小于电阻丝的电阻,导线上产生的热量很少
5.关于电流通过导体时产生的热量,下列说法中正确的是
A. 根据可知,时间相同,电阻越大,电流产生的热量越少
B. 根据可知,时间相同,电阻越大,电流产生的热量越多
C. 根据可知,时间相同,电压越大,电流产生的热量越多
D. 根据可知,时间和电流相同时,电阻越大,电流产生的热量越多
6.已知一台直流电动机两端的电压为6V,通过电动机的电流为2A,线圈的电阻为0.5Ω.则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为( )
A. 720 J,120 JB. 720 J,720 JC. 720 J,600 JD. 600 J,120 J
7.一个电热器接在电压为10 V的电源上,电功率为10 W,那么( )
A. 这个电热器的电阻等于10 Ω B. 通过这个电热器的电流等于10 A
C. 每1min这个电热器消耗的电能是10 J D. 每1min这个电热器产生的热是10 J
8.下列各种用电器均标有“220V 100W”字样,它们正常工作相同的时间,放出的热量最多的用电器是( )
A. 电动机 B. 电风扇 C. 电热毯 D. 收录机
9.各式各样的电热器进入我们每家每户的家庭生活中,电热器使用起来效率高,又清洁、安全,最先精确地研究电流产生热量的科学家是( )
A. 英国的法拉第 B. 英国的焦耳
C. 丹麦的奥斯特 D. 德国的赫兹
10.如图所示是用电热水壶烧水时的情境,有关描述正确的是( )
A. 水沸腾时,继续通电,水的温度会升高
B. 壶盖与壶口上方的“白气”是由水蒸气汽化形成的
C. 烧水过程中,电能转化为内能
D. 壶盖被水蒸气顶起时能量的转化与热机压缩冲程能量的转化相同
11.如图所示,是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是:( )
A.U甲=U乙 , Q甲=Q乙
B.U甲<U乙 , Q甲>Q乙
C.U甲<U乙 , Q甲<Q乙
D.U甲>U乙 , Q甲<Q乙
二、填空题
12.电热器:就是将______ 能全部转化为______ 能的装置.举例;电饭锅、电热水器、电熨斗、电烙铁、电炉等.(即所谓的纯电阻电路)
13.夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的_____效应工作的.其发热元件正常工作时的电阻为8800Ω,接在家庭照明电路中正常工作100s产生的热量是_____J.
14.某电热器电阻是55欧姆,把它接在电源上5分钟产生2.65×105焦的热量,则电源电压是________伏.
15.如图为小明家中使用的具有加热和保溫功能的电的电路图,闭合开关S1.当开关S2_____(选填“断开”或“闭合)时,电路处于保温状态; 若电热器处于加热状态吋消耗的功率为1100W,则R1=_____ 欧.
16.某校为了师生饮水方便,安装了电热水器。为了测电热水器消耗的电能,关闭其他用电器,只用电热水器给水加热,一段时间后,电能表的示数由图甲示数变成图乙示数,则该电热水器在这段时间内消耗的电能是________kW·h,等于________J。若消耗电能的87%被水吸收,则可把________kg初温度为13℃的水加热至100℃[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
0
7
6
2
4
8
kW·h
脉冲
220V 20A 50Hz
1800mip/kW·h
0
7
6
2
6
9
kW·h
脉冲
220V 20A 50Hz
1800mip/kW·h
甲
乙
17.如图所示,电源电压为6V,当S1、S2闭合、S3断开时,电流表示数为0.5A,则R1的电阻值为___Ω;当S1、S3断开,S2闭合时,电压表示数为3V,则通过R1的电流___A,电路的总电功率是___W,通电5min电路中R2产生的热量是___J。
18.冬天人们常用电热暖手宝,其内部液体通常采用水。当袋内0.5kg的水由0℃加热至80℃需要吸收的热量为________ J,该电热暖手宝正常工作时功率为600W,不计热量损失,产生这些热量需要的时间为________ s,为了使用时更加安全,它的内部采用了双重温控保护开关,两个温控开关是________ (选填“串联”或“并联”)起来使用的。(水的比热容是4.2 ×10 3 J/(kg·℃))
三、实验题
19.如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气.
(1)实验中,要比较电阻丝产生的热量的多少,只需比较与之相连的U形管中________.
(2)甲装置可探究电流产生的热量与________的关系,通电一段时间后,________(填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大.
(3)乙装置中的电阻R3的作用主要是_____________________________________.
(4)如果乙装置中R3发生了断路,保证通电时间相同,与步骤(3)相比较,则左侧U形管中液面的高度差将________(填“变大”“变小”或“不变”).
(5)利用甲装置还可以研究电压一定时,电流通过导体时产生的热量与电阻的关系.可将甲装置做如下改动:将接在B接线柱上的导线改接在A处,再取一根导线连接在________两个接线柱之间即可.
20.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”,甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的小.
(1)实验中,将甲乙两瓶中的电阻丝串联的目的是 .
(2)实验时,乙瓶中的温度计示数升高的快,说明乙瓶电阻丝放热多,由此得出的实验结论是:________ .若乙瓶中的煤油质量为0.5kg,温度计示数升高了10℃,则镍铬合金丝消耗了________ J的电能.(已知c煤油=2.1×103J/(kg•℃),不计热损失)
21.如图所示是“探究电流产生的热量与电流、电阻的关系”的实验装置.(甲、乙、丙是完全相同的密闭容器,内装有等量红墨水,闭合开关前,甲、乙、丙三个容器内三根玻璃管液面相平)
(1)电流产生的热量不易直接测量,在实验中是通过观察玻璃管中液面的________来比较甲、乙、丙容器内空气温度的变化;
(2)在通电时间相同的情况下,通过对比观察________和________容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电阻R的关系,得出的结论是________;
(3)在通电时间相同的情况下,通过对比观察________和________容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电流I的关系,得出的结论是________.
(4)请根据以上实验结论简要解释“电炉工作时,电炉丝发红而与电炉丝相连的导线却不怎么发热”:________.
四、解答题
22.如图为一款陶瓷电煎药壶,工作电路简化为如图所示,它在工作时,有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程,已知正常工作时,高火加热功率为500W,文火萃取功率为100W,若壶中药液的总质量为1kg,且在额定电压下煎药时,药液的温度与工作时间的关系如图所示
(1)观察图像中高火加热过程可知:电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率。上述高火加热过程中,1kg药液所吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/(kg•°C)]
(2)分析电路可知:当Sa接2,同时Sb________时,电路处于文火萃取阶段,电路中的电阻________在工作。
(3)已知电阻R2=484Ω,求R1的阻值是多少?电煎药壶的额定保温功率是多少瓦?
23.智能手机为人民生活带来方便的同时,手机电池续航能力不足成为人们挥之不去的困扰。现有一款手机,电池容量为3000mAh,电池电压为4V,原装充电器电压为5V,试求:
(1)出门旅游,人们自拍时用到的自拍神器杆柄套有表面刻有精美花纹的橡胶,这是为了______(选填“增大”或“减少”)手与杆柄之间的摩擦力。
(2)使用手机的快充功能,用时2小时就能将手机电池充满,充电时的电流为多少?
(3)若该款手机正常使用1天充一次电,使用时发热损耗5%的电能,试问一年(按365天算)100个该款手机产生的热量相当于燃烧多少煤?(q煤=3.0×107J/kg)
24.如图是某电炖锅电路的简化原理图,R1和R2均为发热电阻,R2的阻值是123.2Ω,电源电压是220V.电炖锅有“烹煮”和“慢炖”两个档位,“烹煮”功率是500W.在一次煮汤过程中,按下开关连接a点,进行“烹煮”,20min后开关自动跳起连接b点,进行“慢炖”再过50min后电炖锅自动断电.试求:
(1)R1的阻值是多少?
(2)电炖锅在“烹煮”过程中,电流所做的功是多少?
(3)电炖锅在“慢炖”过程中,电阻R1产生的热量是多少?
25.我国北方冬天比较寒冷,许多家庭安装了一种利用电来取暖的床﹣﹣“韩式电热坑”.其工作电路可简化为如图所示,其中K为保护开关,平常处于闭合状态,当温度超过某一警戒温度时自动断开,扇形导体S为旋转型选档开关,可绕0点旋转,每次都和相邻的两触点同时接触,从而实现关、低、中、高四个档位的转换(档位顺序未知,电功率越大档位越高).小明在家里利用所学的物理知识来测量该电热炕的电功率.他先关闭家里其它所有的用电器,然后将S旋转到与触点1、2连接,观察发现家里标有“3000r/(kW•h)”的电能表的转盘在1min内刚好转了20转.已知R1和R2是发热电阻,R2的阻值是R1的2倍,其它电阻忽略不计,小明家电压恒为220V.完成下列问题:
(1)当S与触点1、2接触时,电热炕功率是多少?
(2)当电热坑处于低档时,电路中通过O点的电流是多少?
(3)当该电热炕处于低档,且正常工作30min,所消耗电能可使1.8L水从25℃升高到多少摄氏度?[无热损失,c水=4.2×103J/(kg•℃),结果保留1位小数]
26.如图甲所示是一则公益广告,浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观.小明给爷爷网购了一台电热足浴盆,其铭牌部分参数如图乙所示.
(1)他为爷爷往足浴盆里加入初温为22℃的水,使之达到最大允许注水量,开始正常加热.控制面板如图丙所示,当温度达到显示温度时,完成加热.求此过程中水所吸收的热量_____.[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)此次加热过程耗时10min,求此过程足浴盆的电热效率_____.
(3)求此次加热时足浴盆的工作电流______和加热电阻阻值______.(保留1位小数)
(4)加热后,爷爷换成300W档位,泡脚20min,问此次加热和泡脚总共消耗多少电能_____.
备战2021中考一轮复习基础知识强化训练——18.4焦耳定律参考答案
一. 选择题
1.将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是
A.电冰箱产生的热量最多 B.电脑产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
【答案】C
2.电熨斗通电一段时间后变得很烫,而连接电熨斗的导线却不怎么热,这主要是因为( )
A. 导线的绝缘皮隔热
B. 导线散热比电熨斗快
C. 导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
D. 通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
【答案】C
3.一台“220V 60W“的电风扇、一盏“36V 60W“的白炽灯和一只“110V 60W“的电热器各自在额定电压下工作,比较它们相同通电时间内产生的热量是( )
A. 电风扇最多 B. 电热器最多 C. 白炽灯最多 D. 三者一样多
【答案】B
4.电炉中电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接电炉的导线却不怎么热,主要是因为( )
A. 导线的绝缘皮隔热
B. 通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
C. 导线散热比电阻丝快
D. 导线的电阻远小于电阻丝的电阻,导线上产生的热量很少
【答案】D
5.关于电流通过导体时产生的热量,下列说法中正确的是
A. 根据可知,时间相同,电阻越大,电流产生的热量越少
B. 根据可知,时间相同,电阻越大,电流产生的热量越多
C. 根据可知,时间相同,电压越大,电流产生的热量越多
D. 根据可知,时间和电流相同时,电阻越大,电流产生的热量越多
【答案】D
6.已知一台直流电动机两端的电压为6V,通过电动机的电流为2A,线圈的电阻为0.5Ω.则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为( )
A. 720 J,120 JB. 720 J,720 JC. 720 J,600 JD. 600 J,120 J
【答案】A
7.一个电热器接在电压为10 V的电源上,电功率为10 W,那么( )
A. 这个电热器的电阻等于10 Ω B. 通过这个电热器的电流等于10 A
C. 每1min这个电热器消耗的电能是10 J D. 每1min这个电热器产生的热是10 J
【答案】A
8.下列各种用电器均标有“220V 100W”字样,它们正常工作相同的时间,放出的热量最多的用电器是( )
A. 电动机 B. 电风扇 C. 电热毯 D. 收录机
【答案】C
9.各式各样的电热器进入我们每家每户的家庭生活中,电热器使用起来效率高,又清洁、安全,最先精确地研究电流产生热量的科学家是( )
A. 英国的法拉第 B. 英国的焦耳
C. 丹麦的奥斯特 D. 德国的赫兹
【答案】B
10.如图所示是用电热水壶烧水时的情境,有关描述正确的是( )
A. 水沸腾时,继续通电,水的温度会升高
B. 壶盖与壶口上方的“白气”是由水蒸气汽化形成的
C. 烧水过程中,电能转化为内能
D. 壶盖被水蒸气顶起时能量的转化与热机压缩冲程能量的转化相同
【答案】C
11.如图所示,是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是:( )
A.U甲=U乙 , Q甲=Q乙
B.U甲<U乙 , Q甲>Q乙
C.U甲<U乙 , Q甲<Q乙
D.U甲>U乙 , Q甲<Q乙
【答案】C
二、填空题
12.电热器:就是将______ 能全部转化为______ 能的装置.举例;电饭锅、电热水器、电熨斗、电烙铁、电炉等.(即所谓的纯电阻电路)
【答案】电;内
13.夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的_____效应工作的.其发热元件正常工作时的电阻为8800Ω,接在家庭照明电路中正常工作100s产生的热量是_____J.
【答案】 (1). 热 (2). 550
14.某电热器电阻是55欧姆,把它接在电源上5分钟产生2.65×105焦的热量,则电源电压是________伏.
【答案】220
15.如图为小明家中使用的具有加热和保溫功能的电的电路图,闭合开关S1.当开关S2_____(选填“断开”或“闭合)时,电路处于保温状态; 若电热器处于加热状态吋消耗的功率为1100W,则R1=_____ 欧.
【答案】 (1). 断开 (2). 44
16.某校为了师生饮水方便,安装了电热水器。为了测电热水器消耗的电能,关闭其他用电器,只用电热水器给水加热,一段时间后,电能表的示数由图甲示数变成图乙示数,则该电热水器在这段时间内消耗的电能是________kW·h,等于________J。若消耗电能的87%被水吸收,则可把________kg初温度为13℃的水加热至100℃[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
0
7
6
2
4
8
kW·h
脉冲
220V 20A 50Hz
1800mip/kW·h
0
7
6
2
6
9
kW·h
脉冲
220V 20A 50Hz
1800mip/kW·h
甲
乙
【答案】2.1 7.56×105 18
17.如图所示,电源电压为6V,当S1、S2闭合、S3断开时,电流表示数为0.5A,则R1的电阻值为___Ω;当S1、S3断开,S2闭合时,电压表示数为3V,则通过R1的电流___A,电路的总电功率是___W,通电5min电路中R2产生的热量是___J。
【答案】12 0.25 1.5 225
18.冬天人们常用电热暖手宝,其内部液体通常采用水。当袋内0.5kg的水由0℃加热至80℃需要吸收的热量为________ J,该电热暖手宝正常工作时功率为600W,不计热量损失,产生这些热量需要的时间为________ s,为了使用时更加安全,它的内部采用了双重温控保护开关,两个温控开关是________ (选填“串联”或“并联”)起来使用的。(水的比热容是4.2 ×10 3 J/(kg·℃))
【答案】1.68 ×105;280;串联
三、实验题
19.如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气.
(1)实验中,要比较电阻丝产生的热量的多少,只需比较与之相连的U形管中________.
(2)甲装置可探究电流产生的热量与________的关系,通电一段时间后,________(填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大.
(3)乙装置中的电阻R3的作用主要是_____________________________________.
(4)如果乙装置中R3发生了断路,保证通电时间相同,与步骤(3)相比较,则左侧U形管中液面的高度差将________(填“变大”“变小”或“不变”).
(5)利用甲装置还可以研究电压一定时,电流通过导体时产生的热量与电阻的关系.可将甲装置做如下改动:将接在B接线柱上的导线改接在A处,再取一根导线连接在________两个接线柱之间即可.
【答案】(1)液面高度差的变化 (2)电阻 右 (3)使通过R1和R2的电流不相等 (4)变小 BD (6)不能,含有电动机的电路,如含电风扇的电路,电流做的功大部分转化为机械能,只有一小部分转换化为内能,此时W=UIt>Q
20.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”,甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的小.
(1)实验中,将甲乙两瓶中的电阻丝串联的目的是 .
(2)实验时,乙瓶中的温度计示数升高的快,说明乙瓶电阻丝放热多,由此得出的实验结论是:________ .若乙瓶中的煤油质量为0.5kg,温度计示数升高了10℃,则镍铬合金丝消耗了________ J的电能.(已知c煤油=2.1×103J/(kg•℃),不计热损失)
【答案】控制电流相同,通电时间相同;在电流和通电时间相同,导体的电阻越大,电流通过导体放出的热量多;1.05×104
21.如图所示是“探究电流产生的热量与电流、电阻的关系”的实验装置.(甲、乙、丙是完全相同的密闭容器,内装有等量红墨水,闭合开关前,甲、乙、丙三个容器内三根玻璃管液面相平)
(1)电流产生的热量不易直接测量,在实验中是通过观察玻璃管中液面的________来比较甲、乙、丙容器内空气温度的变化;
(2)在通电时间相同的情况下,通过对比观察________和________容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电阻R的关系,得出的结论是________;
(3)在通电时间相同的情况下,通过对比观察________和________容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电流I的关系,得出的结论是________.
(4)请根据以上实验结论简要解释“电炉工作时,电炉丝发红而与电炉丝相连的导线却不怎么发热”:________.
【答案】(1)高度
(2)甲;乙;在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,电流产生的热量越多
(3)乙;丙;在电阻相同、通电时间相同的情况下,电流越大,电流产生的热量越多
(4)电炉丝与导线是串联的,电流和通电时间相等,电炉丝的电阻较大,产生的热量较多,而导线的电阻极小,所以几乎不发热
四、解答题
22.如图为一款陶瓷电煎药壶,工作电路简化为如图所示,它在工作时,有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程,已知正常工作时,高火加热功率为500W,文火萃取功率为100W,若壶中药液的总质量为1kg,且在额定电压下煎药时,药液的温度与工作时间的关系如图所示
(1)观察图像中高火加热过程可知:电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率。上述高火加热过程中,1kg药液所吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/(kg•°C)]
(2)分析电路可知:当Sa接2,同时Sb________时,电路处于文火萃取阶段,电路中的电阻________在工作。
(3)已知电阻R2=484Ω,求R1的阻值是多少?电煎药壶的额定保温功率是多少瓦?
【答案】(1)3.36×105(2)断开R2(3)121Ω 80W
23.智能手机为人民生活带来方便的同时,手机电池续航能力不足成为人们挥之不去的困扰。现有一款手机,电池容量为3000mAh,电池电压为4V,原装充电器电压为5V,试求:
(1)出门旅游,人们自拍时用到的自拍神器杆柄套有表面刻有精美花纹的橡胶,这是为了______(选填“增大”或“减少”)手与杆柄之间的摩擦力。
(2)使用手机的快充功能,用时2小时就能将手机电池充满,充电时的电流为多少?
(3)若该款手机正常使用1天充一次电,使用时发热损耗5%的电能,试问一年(按365天算)100个该款手机产生的热量相当于燃烧多少煤?(q煤=3.0×107J/kg)
解:(1)人们自拍时用到的自拍神器杆柄套有表面刻有精美花纹的橡胶,这是为了在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大手与杆柄之间的摩擦力。
(2)电池储存的能量:
W=UTt=4V×3A×3600s=4.32×104J,
充电时的电流:
I′===1.2A;
(3)根据η=可得,使用该款手机产生的热量:
Q1=ηW=5%×4.32×104J=2.16×103J,
100个该款手机使用一年产生的热量:
Q=nQ1=100×365×2.16×103J=7.884×107J,
因为Q=mq,所以可得相当于燃烧煤:
m===2.682kg。
答:(1)增大;
(2)使用手机的快充功能,用时2小时就能将手机电池充满,充电时的电流为1.2A;
(3)一年(按365天算)100个该款手机产生的热量相当于燃烧2.682kg煤。
24.如图是某电炖锅电路的简化原理图,R1和R2均为发热电阻,R2的阻值是123.2Ω,电源电压是220V.电炖锅有“烹煮”和“慢炖”两个档位,“烹煮”功率是500W.在一次煮汤过程中,按下开关连接a点,进行“烹煮”,20min后开关自动跳起连接b点,进行“慢炖”再过50min后电炖锅自动断电.试求:
(1)R1的阻值是多少?
(2)电炖锅在“烹煮”过程中,电流所做的功是多少?
(3)电炖锅在“慢炖”过程中,电阻R1产生的热量是多少?
【答案】(1)解:开关连接a点时,电路为R1的简单电路,电炖锅进行“烹煮”, 由P=UI= 可得,R1的阻值:
R1= = =96.8Ω;
答: R1的阻值是96.8Ω;
(2)解:由P= 可知,电炖锅在“烹煮”过程中电流所做的功: W烹煮=P烹煮t烹煮=500W×20×60s=6×105J;
答:电炖锅在“烹煮”过程中,电流所做的功是6×105J;
(3)解:开关连接b点时,R1、R2串联,电炖锅进行“慢炖”, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I= = =1A,
电炖锅在“慢炖”过程中电阻R1产生的热量:
Q1=I2R1t慢炖=(1A)2×96.8Ω×50×60s=2.904×105J.
答:电炖锅在“慢炖”过程中,电阻R1产生的热量是2.904×105J.
25.我国北方冬天比较寒冷,许多家庭安装了一种利用电来取暖的床﹣﹣“韩式电热坑”.其工作电路可简化为如图所示,其中K为保护开关,平常处于闭合状态,当温度超过某一警戒温度时自动断开,扇形导体S为旋转型选档开关,可绕0点旋转,每次都和相邻的两触点同时接触,从而实现关、低、中、高四个档位的转换(档位顺序未知,电功率越大档位越高).小明在家里利用所学的物理知识来测量该电热炕的电功率.他先关闭家里其它所有的用电器,然后将S旋转到与触点1、2连接,观察发现家里标有“3000r/(kW•h)”的电能表的转盘在1min内刚好转了20转.已知R1和R2是发热电阻,R2的阻值是R1的2倍,其它电阻忽略不计,小明家电压恒为220V.完成下列问题:
(1)当S与触点1、2接触时,电热炕功率是多少?
(2)当电热坑处于低档时,电路中通过O点的电流是多少?
(3)当该电热炕处于低档,且正常工作30min,所消耗电能可使1.8L水从25℃升高到多少摄氏度?[无热损失,c水=4.2×103J/(kg•℃),结果保留1位小数]
【答案】(1)400W;(2)0.9A;(3)72.6℃。
【解析】
(1)分析可知,当S与触点1、2接触时,电路为R1的简单电路,1min内电热炕消耗的电能:
W1=20r/3000r/(kW•h)=1/150kW•h=2.4×104J,
由P=W/t可得,电热炕功率:
P1=W1/t=2.4×104J/60s=400W;
(2)由P=U2/R可得,
R1=U2/P1=(220V)2/400W=121Ω,
当S与触点3、4接触时处于抵挡,此时只有R2工作,电路中通过O点的电流;
I=U/R2=U/2R1=220V/242Ω≈0.9A;
(3)由ρ=m/V可得,1.8L水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10﹣3m3=1.8kg,
当该电热炕处于低档,且正常工作30min,所消耗的电能:
W2=UIt=220V×10/11A×30×60s=3.6×105J,
W2=Q=cm△t,
即
3.6×105J=4.2×103J/(kg•℃)×1.8kg×(t﹣25℃),
解得:
t=72.6℃,
即水温能升高到72.6℃。
26.如图甲所示是一则公益广告,浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观.小明给爷爷网购了一台电热足浴盆,其铭牌部分参数如图乙所示.
(1)他为爷爷往足浴盆里加入初温为22℃的水,使之达到最大允许注水量,开始正常加热.控制面板如图丙所示,当温度达到显示温度时,完成加热.求此过程中水所吸收的热量_____.[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)此次加热过程耗时10min,求此过程足浴盆的电热效率_____.
(3)求此次加热时足浴盆的工作电流______和加热电阻阻值______.(保留1位小数)
(4)加热后,爷爷换成300W档位,泡脚20min,问此次加热和泡脚总共消耗多少电能_____.
【答案】 (1). 4.2×105J (2). 87.5% (3). 3.6A (4). 60.5Ω (5). 8.4×105J
【解析】
(1)水吸收的热量:Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(42℃﹣22℃)=4.2×105J;(2)由图丙指示灯可知,加热时足浴盆的功率P=800W,则足浴盆加热10min消耗的电能:W=Pt=800W×10×60s=4.8×105J,足浴盆的电热效率:η=×100%=×100%=87.5%;(3)此次加热时足浴器的功率P=800W,由P=UI得,此时足浴器的工作电流:I==≈3.6A;由P=可得,加热电阻的阻值:R===60.5Ω;(4)加热后,爷爷换成300W档位,泡脚20min,则泡脚时足浴盆消耗的电能:W′=P′t′=300W×20×60s=3.6×105J,加热和泡脚总共消耗总电能:W总=W+W′=4.8×105J+3.6×105J=8.4×105J.
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