题目内容

14．在一次课外活动中，小华同学对家里的电水壶（如图甲）进行了相关的观察和研究，如图乙所示是电水壶铭牌，为了测量它烧水时的实际功率，小华进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将0.5kg温度为20℃的水装入该电水壶，只将电水壶接入家庭电路中，测得电水壶中的水从20℃上升到100℃所用的时间是4min，同时观察到家中电能表，如图丙所示，转过的转数正好为90转（r）．已知水的比热容[c=4.2×103J/（kg•℃）]．

请根据相关信息，求：
（1）电水壶中水吸收的热量；
（2）电水壶烧水的实际功率；
（3）电水壶在该工作过程中的效率．

分析 （1）根据Q吸=cm△t即可求出水吸收的热量；
（2）先根据电表信息可以求解消耗的电能，然后根据P=$\frac{W}{t}$即可求出电水壶烧水的实际功率；
（3）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$即可求出电水壶加热的效率．

解答 解：（1）水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×105J；
（2）消耗的电能W=$\frac{90}{1500}$kW•h=0.06kW•h=2.16×105J；
电水壶烧水的实际功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.06kW•h}{\frac{4}{60}h}$=0.9kW=900W；
（3）电水壶加热的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{2.16×1{0}^{5}J}$×100%≈77.8%．
答：（1）电水壶中水吸收的热量为1.68×105J；
（2）电水壶烧水的实际功率为900W；
（3）电热水壶加热的效率为77.8%．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，与生活相连，使学生觉得学了物理有用，注意计算时的单位变换要正确．

练习册系列答案
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20．如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（　　）
A．吸气过程B．压缩过程C．做功过程D．排气过程
5．科技小组为研究在提升水中物体时，滑轮不同的组装方式对滑轮组机械效率的影响，用完全相同的定滑轮和动滑轮以不同的方式组装了两个滑轮组，如图甲、乙所示．分别用这两个滑轮组打捞水中的同一物体A，甲图中绳端的拉力为F1、拉力的功率为P1，物体在水中上升的速度为v1，此时滑轮组的机械效率为η1；乙图中绳端的拉力为F2、拉力的功率为P2，物体在水中上升的速度为v2，此时滑轮组的机械效率为η2，．已知：物体A的体积为2×10-2m3，动滑轮重G动=100N，v1=v2，P1：P2=20：19．不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力，g取10N/kg．求：
（1）物体A在水中受到的浮力F浮．
（2）两图中绳端拉力F1与F2的差．
（3）图甲中滑轮组在打捞水中物体A时机械效率η1．
2．（1）居民楼的楼道里，夜间楼道灯一直亮着会造成浪费．科研人员用“光敏”材料制成“光控开关”，它能在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控开关”．它能在有人走动发出声音时闭合，无人走动时自动断开．请将图甲的“光控开关”、“声控开关”、灯泡用笔画线代替导线正确连入电路，设计出只有在夜间且有声音时灯才亮的楼道灯自动控制电路，同时安装一个不受开关控制的三孔插座．
（2）如图乙所示，木球漂浮在水面上，画出此时木球受力示意图．
（3）在图丙中根据小磁针静止时指向，在对应位置标出通电螺线管N极和电源“+”极．
9．如图将边长是10cm的实心正方体木块轻轻放入盛满水的大水槽内，待木块静止时，从水槽中溢出了600g水，g=10N/kg，木块受到的浮力6N；木块底部受到水的压强为600Pa．
19．一艘排水量200t的货船（排水量是指船满载时排开水的质量），船上装有质量为l0t的货物，货物的底面积为2m2（货物的底面与船完全接触）．
求：（ρ水=1.0×l03 kg/m3，g=10N/kg）
（1）货物对船的压强？
（2）将货物从船上卸下后，船排开水的体积减少多少？
（3）若船以2m/s的速度沿水平方向做匀速直线运动，牵引力功率为8×105W，则船受到的阻力是多大？
6．如图，电源电压保持36V不变，灯的电阻等于10Ω、R=20Ω，闭合开关S．请问S1闭合前后电路中电流变化了0.6A．
3．小强用10N的水平推力匀速推小车，30s内在水平地面上前进了15m，在此过程中小强对小车做功的功率为5W．
4．我省目前正在大力开发的风力发电是一种将风的动能转化为电能的环保发电方式．风力发电机的外观如图所示，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．
（1）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用硬度大、密度小（选填“大”或“小”）的复合材料制成．
（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积（S）可视为风力发电机可接收风能的面积．已知空气动能与空气质量成正比，1kg空气在不同的速度（v）时的动能（E）如下表所示，则在空气质量一定时，空气动能E与空气流速v的关系式：E=kv2．
空气动能E（J）28183250
空气流速v（m/s）246810
若风力发电机将可接收的风能转化为电能的效率η=20%，当地的空气密度ρ=1.3kg/m3，风速v=10m/s，风轮机的叶片旋转所扫过的面积为100m2，这台风力发电机的输出功率为多少kW？
（3）在风速和叶片确定的情况下，要提高风轮机单位时间接收的风能，可采取哪些措施？请提出一条建议．

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