电热力综合题.docx
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电热力综合题
28.(镇江市2007)如图所示是一种家用蒸汽电熨斗的实物图和铭牌.使用时水箱中的水滴入被加热的底板汽室,迅速汽化产生向下的蒸汽.
额定电压
220V
功能
汽烫、干烫
额定频率
50Hz
蒸汽方式
滴下式
额定功率
1000W
质量
1.3kg
底板面积
160cm2
放置方式
自立式
(1)在熨斗水箱中注入0.3kg的水,将它平放在置于水平桌面的衣服上,求:
熨斗对衣服的压强.g取10N/kg.
(2)用熨斗汽烫前先预热,使金属底板的温度从20℃升高到220℃,温控开关自动断开.已知金属底板的质量为1kg,金属底板的比热容为0.46×103J/(kg·℃).问:
蒸汽电熨斗预热过程中金属底板吸收多少热量?
(3)汽烫时,水滴入汽室,由于水升温汽化而带走热量.当金属底板温度降到190℃时,温控开关自动闭合,电熨斗正常工作,当加热到220℃时,温控开关自动断开,停止加热.如此反复.若蒸汽电熨斗工作情况按如图所示的规律变化时,则12min熨烫一件衣服共消耗多少电能?
30.(镇江市2007)有一种测量压力的测力计,其原理图如图所示,电源电压为6V,并保持不变.R是一个压敏电阻,R0是一个阻值为400Ω的定值电阻,它能对压敏电阻R起保护作用.G是由量程很小的电流表改装成的指针式测力显示器.R的阻值可随压力F的大小变化而改变,其关系如下表所示且保持不变.
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
……
电阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
……
(1)根据表中数据在坐标系中画出压敏电阻R的阻值随压力F的大小变化的图象.
(2)利用表中的数据或R的阻值随压力F的大小变化的图象,归纳出R的阻值随压力F的大小变化的关系式.
(3)若电阻R0的耐压值(即能承受的最大电压)为5V,则该测力计的最大测量值为多少牛顿?
(4)通过推导压力F的大小与电流I的关系式,说明该测力显示器的刻度是否均匀.
35.(广安市)在我们的日常生活中,有一种测量人体重的电子秤,其测量部分的原理如图12中的虚线框所示,它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力的大小而发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质上是电流表)组成。
压力传感器表面能承受的最大压强为l×107Pa,且已知压力传感器R的电阻值与所受压力的关系如下表所示。
设踏板和压杆的质量忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V,取g=10N/kg。
请通过计算回答:
压力F/N
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
……
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
90
60
……
(1)当压力为0时电流表的示数是多少A?
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表的示数为0.02A,这个人的体重有多少N?
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的仪表(电流表)量程是多少A?
29.(威海市)小刚同学家新买了一台点热水器,名牌上的部分数据如下表所示。
(1)热水器正常工作时的电流和电阻是多少?
(2)若在用电高峰时,电路上的实际电压只有200V,热水器把20kg的水从20℃加热到10℃需要38.5min。
该时间内热水器加热的效率是多少?
(c水=4.2×103J/(kg·℃),不考虑电阻随温度变化)
型号
PCD—H40II
容积
40L
额定最高温度
75℃
额定电压
220V
额定功率
1.1KW
额定内压
0.75MPa
27.随着生活水平的不断提高,家用电器的逐渐普及,电热壶(如图20)已进入千家万户。
为什么当今家庭使用电热壶的数量会越来越多呢?
带着这个问题,某课外兴趣小组利用节假日进行了家庭调查.以下是两位同学的调查结果.
(1)从理论上计算,小明家用电热壶烧开一壶水需要多长时间(设水的初温为20℃)。
与实际有无差别,简要说明原因.
(2)分析调查结果,并结合实际说明使用那种方法烧水更好一些.
(3)电热壶在设计构造中运用了许许多多的物理知识.请你举出两点,并说明这样设计的好处。
(2007年河南省)2007年3月欧盟峰会通过了一项协议:
在2009年之前,欧洲各国将彻底终结“白炽灯时代”,推广使用节能灯。
如图16所示,一只“220V11W”的节能灯与一只“220V60W”的白炽灯发光效果相当。
(1)兰兰的台灯用的是“220V60W”的白炽灯,它正常发光时的电流是多少?
(2)兰兰用一只11W的节能灯取代了台灯上的白炽灯,一年中台灯工作的时间2000h算,可节约多少度电?
(3)兰兰了解到白炽灯的发光效率大约只有8%,图17表示了它工作时的能量转化情况,请计算这尽60w的白炽灯一年工作2000h,会白白浪费掉多少电能?
(1)由P=UI,得到通过白炽灯的电流,I=P/U=60W÷220V≈0.27A…3分
(2)白炽灯一年消耗的电能为:
W1=Plt=0.06kW×2000h=120kW·h………l分
节能灯一年消耗的电能为:
W2=P2t=0.011kW×2000h=22kw·h………l分
则节约的电能为:
W=W1-W2=98kW·h,合98度。
………………………1分
(3)设白炽灯的发光效率为η
由
(2)中可知白炽灯一年消耗的电能职=120kW·h,
则白炽灯一年中浪费的电能为:
W/=W1(1—η)=120kW·h×(1—8%)=110.4kW·h(或3.97×108J)……2分
.评分标准:
本题共8分。
其中
(1)占3分,
(2)占3分,(3)占2分。
其他解法只要正确即给全分。
28.在一次课外活动中,小悦同学对家用电磁炉进行了相关的观察和研究,并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据,如下表:
观察对象
有关记录
研究活动
电磁炉的铭牌
U额=220VP额=1kW
①用电磁炉加热一壶水;
(水的质量m=2kg,初温t=30℃)
②关闭家里其它用电器,只将该电磁炉接入电路烧水,观察电能表,表盘在5min内转了150r,此时用温度计测得水的温度为50℃。
电能表的铭牌
220V10(40)A
50Hz2000r/kW·h
已知水的比热容为
,吸热公式为
,请你根据小悦同学在活动中获得的有关资料,求解在这段时间内:
(1)水所吸收的热量;
(2)电磁炉的实际功率;
(3)电磁炉烧水的效率。
1)
(J)(2分)
(2)解法一:
(h)
得:
(KW)(3分)
解法二:
(1分)
(1分)
(1分)
(3)
(J)(1分)
(2007年桂林市)在探究“家用电器”的综合实践活动中,小明与同学合作,在爸爸的协助下,以家里的电水壶为观察、研究对象,记录了如下表中的有关数据。
根据上表中的记录,请解答下面的问题。
(1)求通电2min壶中的水吸收的热量;[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)求电水壶中发热体正常工作时的电阻值;
(3)求2min内电水壶消耗的电能和实际功率。
解:
(1)通电2min壶中水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t-t0) ……………………………………………(1分)
=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(44℃-30℃)…………(1分)
=8.82×104J ……………………………………………………(1分)
(2)由P=UI=U2/R 可得 ……………………………………………(1分)
电水壶发热体正常工作时的电阻值;
R=U2/P …………………………………………………………(1分)
=(220V)2/(800W)=60.5Ω……………………………(1分)
(3)电水壶2min内消耗的电能:
W=
×3.6×106J/(kW·h)………………………(1分)
=9×104J ……………………………………………………(1分)
电水壶的实际功率:
P=
=
………………………………………………(1分)
=7.5×102W …………………………………………………(1分)
(2007年南通市)(8分)如图甲所示是家用电水壶及其铭牌,现用温度传感器测量壶中水温。
电水壶装满水后,在加热和冷却过程中,水温随时间变化的图线如图乙所示,根据甲、乙两图的相关信息,求:
(1)加热时电水壶的工作电流;
(2)整个加热过程中电水壶的效率。
[c水=4.2103J/(kg·℃)]
热水壶容量
2.0L
额定电压
220V
加热时功率
800W
频率
50Hz
(2007成都市)(5分)某品牌电热水壶的铭牌上标着如下表所示的数据。
请计算:
(1)该电热水壶的电阻;(1分)
(2)当电热水壶装满水后,从20℃加热到100℃,水吸收的热量;(2分)
(3)在额定电压下,要放出这些热量,电热水壶工作的时间。
(不计热量损失)(1分)
(4)如果在用电高峰时间内用电热水壶烧水,电压只有200V左右,这时电热水壶发热时的功率大约是多大?
(1分)
(1)60.5欧(1分)
(2)6.72×105J(2分)
(3)840S(1分)
(4)661W(650W—670W均可)(1分)
(2007山东省)有一种电能辅助式太阳能热水器,晴天时它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.2m2,能将接收的太阳能的40%转化为水的内能;阴雨天时用电加热,电热管上标有“220V1500W”。
⑴晴天时,用太阳能加热,每年6、7月份某地区向着阳光的地方平均1m2的面积在1h内得到4.2×106J的太阳能,如果每天接收太阳能的时间以10h计算,可以将100kg、初温为20℃的水加热到多少摄氏度?
[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
⑵阴雨天时需用电加热,如果所消耗的电能全部转化为水的内能,热水器在额定电压下工作时,将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需多长时间?
解:
(1)由题意可知:
Q吸=4.2×106J/(m2·h)×1.2m2×10h×40%=2.016×107J(2分)
由公式Q吸=cm(t-t0)得将100kg、初温为20℃的水加热到得温度
…………………………………(2分)
(2)W=Q吸=2.016×107J…………………………………………(1分)
由公式
得将这些水加热到同样的温度需要的时间
………………………………(2分)
(2007泰州市)饮水机是一种常用的家用电器,其加热水槽部分工作原理电路图如图23所示,其中S是一个温控开关,R1为电加热管,当饮水机处于加热状态时,水被迅速加热,达到预定温度时,S自动切换到另一处于保温状态。
请回答下列问题:
(1)A、B是两种不同颜色的指示灯。
如果用红色表示正在对水加热,黄色表示保温,
请标明指示灯的颜色,应该是A为色,B为色。
(2)若饮水机加热时加热管的功率为550W,而保温时加热管的功率为88W,求电阻R2
的阻值(不考虑温度对阻值的影响,且不计指示灯的阻值)。
(3)若加热水槽储水1.0kg,将其从初温20℃加热到100℃,加热管的热效率为90%,
试计算出加热需要多少时间?
(2007济宁市)下图是家庭常用的电热水壶。
(1)结合你对电热水壶的了解,就电热水壶的结构和使用过程中出现的一些现象,提出一个与物理有关的问题,并给出简要回答。
示例:
问题:
用电热水壶烧水时,壶嘴为什么冒白汽?
答:
是水蒸气从壶嘴冒出后,遇冷液化形成小水珠的缘故。
问题:
。
答:
。
(2)暑假里的一天,李红去商店购买电热水壶,售货员给他了一份推销××牌电热水壶的宣传广告,其内容如下:
××牌电热水壶名牌
额定电压
220V
额定功率
1000W
容积
2L
超温保护器
熔断温度110℃
请你根据上面提供的信息,计算:
①电热水壶正常工作时的电阻是多少?
②电热水壶正常工作3分钟消耗多少电能?
③请你估计本地夏季自然界中水的温度为_________℃,根据你的估计值,若将一壶水烧开需要吸收多少热量?
[C水=4.2×103J/(kg·℃)气压为1标准大气压]
④根据上述计算结果,请你对上述宣传广告中“电热水壶的优点”有关内容作出评价。
并给消费者提一条有益的建议。
⑴参考答案:
①用电热水壶烧水为什么不能灌的太满?
因为水热胀冷缩,水受热膨胀溢出有危险。
②电热水壶的提手为什么用胶木的?
因为胶木是绝缘体和热的不良导体。
③电源插头处为什么用较好的绝缘材料?
防止漏电等。
合理即可。
⑵①电热水壶的额定功率P=1000W额定电压U=220V由P=U2/R得:
R=U2/P=(220V)2/1000W=48.4Ω。
……………………………………(1分)
②电热水壶工作3min消耗的电能:
W=Pt=1000W×3×60S=1.8×105J(1分)
③估计的水温只要在10℃~35℃之间皆可………………(1分)
一壶水的体积V=2L=2.0×10-3m3水的密度ρ=1.0×103Kg∕m3
一壶水的质量m=ρV=1.0×103Kg∕m3×2.0×10-3m3=2Kg…………(1分)
若估计的水温按20℃,用这种电热水壶烧开一壶水需要吸收的热量为:
Q=cm(t2-t1)=4.2×103J∕(kg·℃)×2Kg×(100℃-20℃)=6.72×105J(2分)
(水的初温取值范围:
10℃~35℃,吸收的热量范围:
(7.56~5.46)×105J均为正确)
④电热水壶3min内产生的热量Q=W=1.8×105J,该热量远远小于烧开一壶水所用的热量(或电热水壶3分钟消耗的电能远小于烧开一壶水需要的热量),所以3分钟不可能将水烧开,此宣传广告不可信(1分)。
请消费者慎对宣传广告,购买前要科学分析、充分了解后再买(1分)。
答案合理即可。
评分标准:
本题10分。
⑴问2分,问题和解答各1分;⑵问8分;各步占分见相应小括号内的分值;其中④小问对“电热水壶的优点”评价只要答出“3分钟不可能将水烧开,此宣传广告不可信,即可给1分。
26.(07福州)图16所示,是小星设计的电子秤(g取10N/kg)。
(1)已知压力传感器与托盘的接触面积为1×10-3m2,托盘的质量为1kg,电子秤不称量时,压力传感器受到的压力和压强分别是多大?
(2)压力传感器R的阻值会随压力的大小发生变化,它们间的关系如右表所示。
已知R的阻值为50Ω,电源电压为30V。
当电压表的示数为10V时,电流表示数多大?
被测物体的质量有多大?
压力F/N
0
50
100
150
200
250
电阻R/Ω
300
220
165
120
100
90
27.(7分)小强同学利用学过的物理知识设计了一个电子拉力计,图甲是其原理图。
硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计)。
定值电阻R0=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,其阻值R1=25Ω,电源电压U=3V,电流表的量程为O—O.6A。
请回答:
(1)小强在电路中连入R。
的目的是________________________。
(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关S后电流表的读数是多少安?
(3)已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。
通过计算说明,开关S闭合后,当电流表指针指在O.3A处时,作用在拉环上水平向右的拉力是多大?
(07莆田)
62.(9分)如图a所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关s后,滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时,测得电阻R1两端的电压与通过电阻R1的电流的变化关系如图b所示。
求:
(1)电源的电压。
(2)变阻器的最大阻值。
(3)电压表V2示数的变化范围。
(4)请用电学公式结合控制变量法推理说明,滑片P向右滑动时,R1消耗功率会变小的原因。
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