题目内容

(2008?玉林)如图所示是李英同学探究电热效应的实验装置.烧瓶A中电阻丝的阻值是烧瓶B中电阻丝阻值的2倍,在A、B两个烧瓶中分别装入200g的煤油,A烧瓶插入一支温度计.通电前,温度计的示数是20℃.通电10min后,温度计的示数是30℃.设在此过程中电流表的示数恒定为0.5A,电阻丝产生的热量全部被煤油吸收.求:
(1)A烧瓶中煤油吸收的热量;[煤油的比热容是2.1×103J?(kg?℃)-1]
(2)A烧瓶中电阻丝的阻值和消耗的电功率;
(3)B烧瓶中电阻丝产生的热量.
分析:(1)知道A瓶中煤油的质量和煤油的比热容以及初温、末温,根据Q=cm(t-t0)求出吸收的热量;
(2)因煤油吸收的热量等于电热丝消耗的电能,根据P=
W
t
求出A瓶电热丝消耗的电功率,再根据P=I2R求出A烧瓶中电阻丝的阻值;
(3)根据串联电路的电流特和焦耳定律以及两电阻的阻值关系求出B烧瓶中电阻丝产生的热量.
解答:解:(1)A瓶中煤油吸收的热量:
Q=c煤油m煤油(t-t0
=2.1×103J/(kg?℃)×200×10-3kg×(30℃-20℃)
=4200J;
(2)因煤油吸收的热量等于电热丝消耗的电能,
所以W=Q=4200J,
由W=Pt可得,A瓶电热丝消耗的电功率:
PA=
W
t
=
4200J
10×60s
=7W,
根据P=I2R可得,A烧瓶中电阻丝的阻值:
RA=
PA
I2
=
7W
(0.5A)2
=28Ω;
(3)B瓶中电阻丝产生的热量:
QB=I2RBt=I2×
1
2
RAt=(0.5A)2×
1
2
×28Ω×10×60s=2100J.
答:(1)A烧瓶中煤油吸收的热量为4200J;
(2)A烧瓶中电阻丝的阻值为28Ω,消耗的电功率为7W;
(3)B烧瓶中电阻丝产生的热量为2100J.
点评:本题考查了电功与热量的综合计算,涉及到吸热公式和电功率公式、焦耳定律的应用,关键是知道煤油吸收的热量等于电热丝消耗的电能.
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