题目内容

13．下面的图表是从某台电热饮水机说明书上收集到的信息．经分折得知，当开关s闭合时，饮水机处于加热状态，s断开时，饮水机处于保温状态，为了测量它加热时的实际功率，小明断开其它所有用电器，只将该饮水机接入家庭电路中，团合开关s，测得热水箱中的水从20℃升高到100℃所用时间为7.5min，而同时察到家中标有“1200r/kw．h”字样的电能表转盘转过120转，以根据以上信息，求：（水的比热容是4.2×103J/kg•℃）
热水箱容量1L
额定电压220V
加热时额定功率880W
（1）饮水机热水箱中的水从20℃升高到100℃时所吸收的热量；
（2）饮水机加热时的实际功率；
（3）饮水机加热过程中的热效率．

分析 （1）知道热水箱的容量，可利用公式m=ρV计算出水的质量，又知道水的比热容和温度变化，可利用热量公式Q吸=cm（t-t0）计算出水吸收的热量．
（2）“1200r/kw•h”的意义为：每消耗1kw•h的电能，电能表的转盘就转过1200r，从而可以计算出电能表的转盘转过120r消耗的电能，又知道工作时间，可利用公式P=$\frac{W}{t}$计算出饮水机的实际功率．
（3）已经计算出水吸收热量和饮水机消耗的电能，可利用公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$计算出饮水机的热效率．

解答 解：（1）V=1L=1dm3=1000cm3，ρ=1×103kg/m3=1g/cm3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量为：m=ρV=1g/cm3×1000cm3=1000g=1kg；
水吸收的热量为：Q吸=C水m（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J．
（2）每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘就转过1200r，
则电能表的转盘转过120r消耗的电能为：W=$\frac{120r}{1200r/kW•h}$=0.1kW•h=3.6×105J，
而t=7.5min=450s，
饮水机的实际功率为：P实际=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.6×1{0}^{5}J}{450s}$=800W．
（3）Q吸=3.36×105J，W=3.6×105J，
饮水机的热效率为：η=$\frac{{W}_{吸}}{W}$=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{3.6×1{0}^{5}J}$≈93.3%．
答：（1）饮水机热水箱中的水从20℃升高到100℃时所吸收的热量为3.36×105J；
（2）饮水机加热时的实际功率为800W；
（3）饮水机加热过程中的热效率为93.3%．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，考查了质量、吸收热量、电功、热机效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是结合电路图对饮水机状态的判断．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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1．在“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”时，同学们提出如下猜想：
甲：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大．
乙：电功率跟电压有关，电压越大，电功率越大．
（1）小明同学就猜想甲进行如下探究：
A．按照如图所示连好电路；
B．更换不同规格的灯泡，移动滑动变阻器的滑片，分别记下电流表的读数和灯泡的亮度．
实验结果如下：
 实验次数 所用灯泡 电流表读数 灯泡亮度
 1 灯泡1 0.1A 很暗
 2 灯泡20.2A 较暗
 3 灯泡3 0.3A 较亮
 4 灯泡4 0.4很亮
C．小明由此得出：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大．
请你对小明的实验过程进行评估，他的实验有什么不合理之处？应如何改进？
不合理之处：未控制灯泡两端电压不变．
改进方法：在灯泡两端接一个电压表，通过调节滑动变阻器，使换灯前后灯泡两端电压保持不变（或用不同规格的灯泡并联，用电流表测出各灯电流，比较电流与亮度的关系）．
（2）现有如下器材：不同规格的灯泡2个、电源1个、开关1个、电压表2只、导线若干，请你设计一个实验电路来验证猜想乙，并把电路图画在图2所示的方框内．
（3）探究出电功率跟电压和电流的关系后，爱动脑筋的小明猜想：“电功率跟电阻之间也可能有一定的关系．”于是，他向老师借了一些定值电阻和其他相关器材进行实验，其实验数据如表一、表二所示．
表一                                      
R/Ω510152030
I/A0.20.20.20.20.2
U/V12346
P/W0.20.40.60.81.2
表二
R/Ω510152030
I/A1.20.60.40.30.2
U/V66666
P/W7.23.62.41.81.2
根据表一中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是：电流一定时，电功率与电阻成正比
根据表二中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是：电压一定时，电功率与电阻成反比．
8．如图所示，电源电压和灯L的电阻不变，灯L上标有“4V 4W”字样，当开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为1.25A，灯L正常发光；当开关s断开，滑片P移至b端时，灯L消耗的电功率是1W，电源电压4V．
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4．按要求完成下列各图：（温馨提示：要使用直尺规范作图，否则不得分）
（1）如图1所示，请画出反射光线OB对应的入射光线；
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19．最早发明的相机是针孔相机，利用的是小孔成像原理，小孔成像是成的实像（选填“实”或“虚”）．近视眼是困扰许多中国学生的视力问题，在图甲、乙两幅示意图中，矫正近视眼的是图乙（选填“甲”或“乙”）．
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③物体A的密度为1.2×103kg/m3．
（2）小宇和同学们采用如下方法测量B液体的密度，请你将实验数据补充完整；
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④将B液体倒入量筒中时，不小心使得量筒内壁上溅有少许液体，则测出的密度值将偏大（选填“大”或“小”）．

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