题目内容
【题目】小明寒假到农村的爷爷家探亲,他发现原来爷爷家冬天用煤球炉取暖,而现在改用电暖器取暖。设备如图甲所示,上下各一根中空的金属管,在管道中充满绝缘、导热性良好的导热油。如图乙是其工作原理图,丁有“低温”、“中温”、“高温”三档,其中发热电阻R1>R2。已知该电暖器额定电压为220V,低温档电功率为550W,中温档电功率为1100W,导热油质量为6kg,导热油的比热容c油=1.8×103J/(kg℃)。
(1)当只有S1闭合时,电暖气处于_____档。根据题中已知条件,求R1的阻值_____。
(2)求电暖器在高温档正常工作时,5min内产生的热量_____。
(3)不考虑电暖器的热散失,(2)中产生的热量最多可使6kg导热油温度升高多少摄氏度_____(保留一位小数)。
(4)假如(2)中产生的热量由原来效率为30%的煤球炉提供,需要烧煤多少千克?_____请你谈一谈使用电暖器取暖比使用煤球炉好的理由。_____(q煤=3×107J/kg)
【答案】低温; 88Ω; 4.95×105J; 45.8℃; 0.055kg; 清洁、无污染
【解析】
(1)[1]由电路图知道,S1、S2都闭合时,两电阻并联,由于并联总电阻小于其中任一电阻,此时总电阻最小,由知道,此时功率最大,为高温档;只闭合S1 时,为R1 的简单电路,只闭合S2 时,为R2 的简单电路,因发热电阻R1 >R2,则由知道,只闭合S1 时为低温档,只闭合S2 时为中温档。
[2]由知道,R1的阻值
(2)[3]由电路图知道,当两个电阻都工作时,为高温档,且总功率是
P高 =P1 +P2 =P低 +P中=550W+1100W=1650W
电暖器在高温档正常工作时,5min内产生的热量
Q=P高 t=1650W×5×60s=4.95×105 J
(3)[4]由知道,6kg导热油升高的温度
(4)[5]若(2)中产生的热量由原来效率为30%的煤球炉提供,由知道,煤球燃烧放出的热量
由知道,需要烧煤的质量
[6]使用电暖器取暖比使用煤球炉好,是因为使用电暖器的能量利用率高,清洁、无污染。
【题目】课外实践活动中,小华等同学将两只“3.8V 0.3A”的小灯泡连接成串联电路,实验时不慎把甲灯泡的玻璃外壳打碎了,让小华惊奇的是,原来发光较弱的甲灯泡不发光了,而乙灯泡不仅没熄灭,反而更亮了。仔细观察电路后,还发现这时电压表的示数为1.5V (电压表测甲灯泡两端的电压),电源电压为4V。小华对此产生了疑问:玻璃外壳打碎后,甲灯仍有电流通过为什么不发光呢?小组的同学提出了以下两种猜想。
猜想1∶甲灯中的电流可能小于外壳打碎前的电流。
猜想2∶甲灯的实际功率可能小于可以发光的功率。
请回答下列问题∶
(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定猜想1是_____ (正确/错误)的,他们判断的依据是观察到_____的现象;
(2)为了验证猜想2,由于手头没有电流表,小华通过查阅有关资料获得“3.8V 0.3A”小灯泡的电流随电压变化的数据,以及不同电压下的发光情况(如表所示);
电压U/V | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 |
电流I/A | 0 | 0.12 | 0.16 | 0.20 | 0.22 | 0.25 | 0.27 | 0.29 | 0.31 |
灯泡发光情况 | 不发光 | 发光,由暗渐渐变亮 |
未打碎玻璃壳前,甲灯的功率为_____W, 打碎玻璃壳后,甲灯的功率为_____W, 由此可判断猜想2是_____(正确/错误)的;
(3)甲灯泡的玻璃外壳打碎后,引起灯泡从发光较弱到不发光的因素究竟是什么?
同组的小兰同学联想到,刚从炼钢炉里倒出来的钢水,温度很高发出耀眼的白炽光,一段时间后,温度降低钢水凝固发出红光直至不发光,提出新的猜想:甲灯灯丝的玻璃外壳打碎后,灯丝可能因_____而不发光;
为了验证猜想,小华等同学在前面实验的基础上,适当调高稳压电源的电压后,观察到甲灯泡灯丝发出微弱的红光,但在短时间内灯丝就烧断了,至此,你认为小灯泡玻璃外壳的作用是_____(写出其中一点即可)。