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9.近年來,在賓館、廠礦、醫(yī)院、學校等單位使用全自動不銹鋼電熱開水器(外型如圖1所示)越來越普遍.原因是它具有自動控水、自動測溫、自動控溫、熱效率高、安全衛(wèi)生、使用方便等優(yōu)點.某電熱開水器說明書上的銘牌如表:
功率2kW容量22.6升
額定電壓220V水咀數(shù)1
重量16kg外形尺寸(cm)42×29×69.5
它的機械部分結構如圖2所示,當容器內水面上升時,浮力球也隨之上升,通過連桿推動活塞向左活動(如圖3),當水位到達一定位置時,活塞關閉進水口,停止進水;當容器內水量不足時,水面下降,浮力球隨之下降,連桿帶動活塞向右運動,進水口打開,向容器內進水.

(1)根據所給數(shù)據,你知道該電熱開水器電熱管的電阻值大約為24.2Ω.
(2)某次電路中只有該電熱開水器工作的情況下,小明發(fā)現(xiàn)電熱開水器所在電路中標有3000r/kW•h的電能表在10min時間內轉過了1020轉,請你據此計算出電熱開水器的實際功率;
(3)若在進水口處水的壓強為4×104Pa,活塞的橫截面積為3.0×104m2時,且當活塞正好堵住進水口時,連接活塞與浮力小球的連桿與水平面的夾角為45°(如圖4所示).若己知連桿支點上下長度之比為1:3,不計連桿、浮力小球的重力及摩擦,則浮力小球的體積最小為多少?

分析 (1)已知電熱開水器電熱管的額定電壓和額定功率,利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可求得該電熱開水器電熱管的電阻值;
(2)3000r/kW•h說明每消耗1kW•h的電能,電能表轉3000轉,可求當電能表的轉數(shù)為1020轉時消耗的電能,又知道工作時間,根據P=$\frac{W}{t}$求出電熱開水器的實際功率;
(3)知道進水口處水的壓強、活塞的橫截面積,利用F=pS可求水對活塞的壓力,求出了活塞受到水的壓力,根據力的作用是相互的,可得活塞對杠桿A端的力,根據杠桿的平衡條件可求浮標受到的最小浮力,再利用阿基米德原理求排開水的體積.

解答 解:(1)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,該電熱開水器電熱管的電阻值:
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{(220V)}^{2}}{2000W}$=24.2Ω;
(2)電能表轉1020轉消耗的電能:
W=1020×$\frac{1}{3000}$kW•h=0.34kW•h,
電熱開水器的實際功率:
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.34kW•h}{\frac{10}{60}h}$=2.04kW=2040W;
(3)由p=$\frac{F}{S}$得水對活塞的壓力:
F=pS=4×104Pa×3.0×10-4m2=12N,
活塞對杠桿A端的力FA=F=12N,設浮標受到的最小浮力F,
FA×L1=F×L2,
即:F=$\frac{{F}_{A}×{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{12N×1}{3}$=4N
由FgV可得,浮力小球的最小體積:
V=V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10-4m3
答:(1)24.2;
(2)電熱開水器的實際功率為2040W;
(3)浮力小球的體積最小為4×10-4m3

點評 本題為力學綜合題,考查了學生對壓強公式、功率公式、阿基米德原理的掌握和運用,本題關鍵是認真審題,從表中得出有用的相關信息,靈活利用相關公式解題.

練習冊系列答案
相關習題

科目:初中物理 來源: 題型:解答題

19.為了探究平面鏡成像的特點,小宇選擇了兩根完全相同的蠟燭A、B,一塊透明玻璃板M(P、Q兩個平面都可以作為平面鏡使用)
【進行實驗與收集數(shù)據】他在桌面上鋪一張大方格紙,豎立一塊玻璃板M(如圖甲所示)
(1)為了便于觀察,該實驗最好在較黑暗(選填“較黑暗”或“較明亮”)的環(huán)境中進行,采用透明玻璃板作為平面鏡,是為了能在觀察到A蠟燭像的同時,也能觀察到蠟燭B并確定像的位置;
(2)選用兩支完全相同的蠟燭A、B,點燃蠟燭A,小心地移動蠟燭B,直到與蠟燭A的像完全重合為止,這時發(fā)現(xiàn)像與物體的大小相等,這種確定像與物大小關系的方法是等效替代法(選填“控制變量法”或“等效替代法”),如果將點燃的蠟燭遠離玻璃板,則像的大小將不變(選填“變大”、“不變”或“變小”);
(3)在實驗中,小宇透過玻璃板驚奇地看到了蠟燭A的2個清晰的像,分別位于A′和A″處,如圖乙所示,他感到非常驚奇,于是向老師請教,老師告訴他其中A′處的像是蠟燭A通過玻璃板的P(選填“P”或“Q”)平面鏡成像得到的,A″的像是蠟燭A通過玻璃板的Q(選填“P”或“Q”)平面鏡成像得到的;
(4)接著小宇按照圖中的測量方法,多次改變蠟燭A的位置,認真測量并記錄了一組數(shù)據,然后得出像距小于物距的結論,你認為他的錯誤在于像距測量錯誤,忽略了玻璃板的厚度;
(5)分析表格中的數(shù)據可推算出玻璃板的厚度為0.5cm.
實驗序號
物到玻璃板的距離/cm4.05.06.07.0
像到玻璃板的距離/cm3.54.55.56.5

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

20.如圖所示,電源電壓恒定,R0為定值電阻.將滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中,電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I之間的關系圖象如圖乙所示.則以下說法不正確的是( 。
A.電源電壓為12V
B.R0的阻值為10Ω
C.R0消耗的最小功率為14.4W
D.若將滑片移至滑動變阻器R的中間位置,此時滑動變阻器上消耗的功率為3.6W

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

17.小明在做探究“平面鏡成像特點”的實驗時,將玻璃板M豎直放在水平桌面上,取兩支相同的蠟燭A和B,將蠟燭A放置于玻璃板前固定并點燃.如圖所示:

(1)在蠟燭A所在側透過玻璃板觀察到另一側蠟燭A的像,并移動玻璃板后面的蠟燭B.使它與蠟燭A所成像重合,看上去蠟燭B也被點燃,以此可以確定蠟燭A所成像的位置.他主要采用的研究方法是替代(選填“控制變量”、“替代”或“理想模型”).
(2)小明在蠟燭B處做好標記號,測得B到A的距離為10cm,再移出蠟燭B,將玻璃板平移到B位置,此時所成像與前一次成像的大小比較將不變(選填“變大”、“變小”或“不變”).第二次所成像到蠟燭A的距離為20cm.
(3)小明將未點燃的蠟燭豎直在玻璃板后的桌面上移動,發(fā)現(xiàn)前面點燃的蠟燭的像總在未點燃蠟燭的上方偏高處,造成該現(xiàn)象的原因是玻璃板沒有垂直桌面放置.
(4)如圖乙所示,將玻璃板與水平桌面成45°角固定在水平桌面上,讓蠟燭A沿著桌面向右做直線運動,將看到蠟燭A在玻璃板后的像豎直向下運動(選填“水平向右”、“水平向左”、“豎直向上”或“豎直向下).

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

4.為了比賽的公平公正,小蕓為學校短跑比賽設計了一款防搶跑裝置,該裝置安裝在起跑線前,如圖甲所示,丙圖是其工作原理圖:起跑發(fā)令槍發(fā)令前,開關S1、S2、S3都閉合,K與A端相連,綠燈亮:發(fā)令槍扳機和開關S2相連動,扣動扳機,槍響同時開關S2斷開:當電流表示數(shù)小于或等于30mA時,在彈簧彈力作用下,K與A端相連,綠燈亮,無人搶跑;當電流表示數(shù)大于30mA時,銜鐵被吸下,K與B端相連,紅燈亮同時鈴聲響,有人搶跑.

己知兩電路電源電壓均為6V,保持不變,壓力傳感器R的阻值隨所受壓力變化的圖象如圖乙所示,壓板重力不計,電磁鐵線圈電阻不計.
(1)起跑發(fā)令槍發(fā)令前,開關S1、S2、S3都閉合,壓力傳感器R壓板上無人(壓力F=0N)時,左端電路消耗的電功率為多少?
(2)比賽時,起跑發(fā)令槍發(fā)令前,搶跑同學踩在壓板上的壓力F為900N時,左端電路電流表讀數(shù)為多少?
(3)比賽時,槍聲響起后,若某同學踩在壓板上的力為1500N時,要使得紅燈不亮,電阻R0至少為多大?

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

14.如圖一架直升機吊著一輛起重機在懸停在災區(qū)上空,在此過程中,下列說法正確的是(  )
A.直升機對起重機的拉力和起重機的重力是一對平衡力
B.直升機對起重機的拉力和起重機的重力是一對相互作用力
C.直升機的重力和起重機的重力大小必定相等
D.直升機對起重機有拉力而起重機對直升機沒有拉力

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

1.一輛質量為2t的汽車在水平公路上勻速向東行駛,已知它勻速行駛時受到的阻力為車重力的0.2倍,求出它受的阻力大小和方向?(g=10N/kg)

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

18.核電站的核心設備是核反應堆,核反應堆是通過裂變釋放能量的.

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

15.在探究光的反射規(guī)律時,小紅將一可沿ON折轉的白色硬紙板垂直放置在平面鏡上,讓一束光緊貼硬紙板射向鏡面上的O點,可在白色硬紙板上看到反射光線.實驗中使用可折轉的硬紙板,除了能呈現(xiàn)光路外,也能方便地測量反射角和入射角,另一個作用是探究反射光線、入射光線與法線是否在同一平面內.

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