12.有種電器是電熱飲水機,它有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機內(nèi)溫控開關(guān)S0自動控制),從說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及圖所示的電路原理圖.
(1)請分析說明溫控開關(guān)S0斷開時,飲水機處于加熱還是保溫狀態(tài);
(2)求電阻R1的阻值;
(3)若該電熱飲水機正常工作,加熱效率為80%,求將滿箱的水從20℃加熱到80℃需要多長時間?(c=4.2×103J/(kg•℃),保留一位小數(shù)).
熱水箱容量2L
額定電壓220V
加熱時的功率400W
保溫時的功率40W

分析 (1)溫控開關(guān)S0斷開時,只有R2連入電路,分析電路電阻的大小,根據(jù)電功率公式分析電路功率大小可知飲水機處于哪種工作狀態(tài).
(2)飲水機處于加熱與保溫時的功率,由功率的變形公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電阻R1的阻值;
(3)已知熱水箱容量可求出水的質(zhì)量,又知初溫和末溫,利用Q=cm△t計算出吸收的熱量;
知道加熱效率,求出消耗的電能,又知道加熱時的功率,應(yīng)用功率公式求出加熱時間.

解答 解:(1)由電路圖可知,當S0斷開時,只有R2連入電路;當S0閉合時,R1、R2均被連入電路,
且為并聯(lián).兩種情況相比,當S0斷開時電路電阻大,飲水機的工作電流較小,
根據(jù)P=UI可知,此時飲水機消耗的電功率也較小,故當S0斷開時飲水機處于保溫狀態(tài).
(2)只用電阻R2接入電路時,飲水機處于保溫狀態(tài),
由P=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知,電阻R2的阻值R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{(220V)^{2}}{40W}$=1210Ω,
電阻R1、R2并聯(lián)時,飲水機處于加熱狀態(tài),
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,電路總電阻R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{(220V)^{2}}{400W}$=121Ω,
由并聯(lián)電路特點知:$\frac{1}{{R}_{總}}$=$\frac{1}{{R}_{1}}$+$\frac{1}{{R}_{2}}$,
即:$\frac{1}{121Ω}$=$\frac{1}{1210Ω}$+$\frac{1}{{R}_{1}}$,解得:R1≈134.4Ω;
(3)由ρ=$\frac{m}{V}$可知,水的質(zhì)量:
m=ρV=103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的熱量:Q=Cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(80℃-20℃)=5.04×105J;
加熱效率為η=80%,
根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$可知,
故消耗的電能為:W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{80%}$=6.3×105J,
由W=Pt可知,加熱時間為:t=$\frac{W}{{P}_{加熱}}$=$\frac{6.3×1{0}^{5}J}{400W}$=1575s.
答:(1)溫控開關(guān)S0斷開時,飲水機處于保溫狀態(tài).
(2)電阻R1的阻值是134.4Ω.
(3)將滿箱的水從20℃加熱到80℃需要的時間是1575s.

點評 本題考查學生對實際用電器電功率的分析以及運用電功率公式結(jié)合歐姆定律計算相關(guān)物理量的能力;分析清楚電路結(jié)構(gòu),知道何時飲水機處于加熱狀態(tài)、何時處于保溫狀態(tài),是正確解題的關(guān)鍵,靈活應(yīng)用功率的變形公式、并聯(lián)電路的特點可以正確解題.

練習冊系列答案
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2.如圖所示,是電阻甲和乙的U一I圖象,下列說法中正確的是( 。
A.甲的電阻值隨著其兩端的電壓的增大而增大
B.通過電阻乙中的電流與其兩端的電壓成正比
C.將甲、乙兩個電阻并聯(lián)在電路中,當電路兩端的電壓為2V時,該電路中的總電流為0.3A
D.將甲、乙兩個電阻串聯(lián)在電路中,當電路中的電流為0.2A時,電路兩端的電壓為4V

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3.如圖所示的電路,若閉合開關(guān)S,燈泡L1不會(會/不會)發(fā)光,燈泡L2 不會(會/不會)發(fā)光.小明認為該電路有隱患,他去除電路中的導(dǎo)線c、d(選填a,b,c,d,e中的一根或幾根),閉合開關(guān)S,兩燈串聯(lián)發(fā)光.

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20.如圖所示,做“測定小燈泡的額定功率”實驗,小燈泡標有“2.5V”的字樣.

(1)請根據(jù)實驗?zāi)康,將圖(甲)所示的實物連接成實驗電路;
(2)解決了上述問題后,小劉發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光了,但他還不知道該如何使燈泡正常發(fā)光,請你給他提示一下:移動滑動變阻器滑片,使電壓表示數(shù)為2.5V.
(3)小燈泡正常發(fā)光時,電流表的讀數(shù)如圖(乙)所示,電流表的示數(shù)是0.32A,則燈泡的額定功率為0.8W.此時小燈泡的電阻約是7.8Ω.

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7.如圖給出了幾種元件,請在圖上用筆畫線表示導(dǎo)線把電路元件連接起來,要求開關(guān)接在干路上,L1與L2并聯(lián),且用滑動變阻器控制通過L1的電流大小,當滑片向左滑動時,燈泡L1變亮;電流表測量L2的電流,且選用小量程(要求連線不能交叉).

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17.在“探究電流與電壓、電阻關(guān)系”的實驗中:
(1)如圖9所示的電路有一根導(dǎo)線連接錯誤,請在錯誤的導(dǎo)線上打“×”,并畫出正確的連線.(用筆劃線代替導(dǎo)線)
(2)實驗數(shù)據(jù)記錄如下:
表一:U=3V
實驗次數(shù)R/ΩI/A
150.6
2100.3
3200.15
表二:R=20Ω
實驗次數(shù)U/VI/A
120.1
240.2
360.3
分析表1數(shù)據(jù),可以得出的結(jié)論是:在電壓不變時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比.
分析表2數(shù)據(jù),可以得出的結(jié)論是:在電阻一定時,導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比.

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4.2101年9月,長江西路高架橋正式全線通車,高架橋限速72Km/h,約合20m/s,高架橋全長約6Km,若一輛汽車以最高限速勻速行駛,大約需要5min通過高架橋,為了不影響附近居民的生活,高架橋主要橋面外側(cè)都安裝了隔音墻,這是從聲音的傳播過程中減弱噪聲的影響.

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1.A和B兩地之間的距離約為1500km,一列火車從A出發(fā)到達B的過程中用了15h,那這個過程中,火車的平均速度多少米每秒?

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(①BCA  ②CBA)
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