题目内容

10．明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶，如图所示，该电热水壶可以将水从桶中自动抽到壶中并自动加热至水烧开．烧水前他关掉家里其它用电器，只接通电热水壶控制开关，小电动机将2L水加至电热水壶内，此时显示水温为20℃，电热水壶加满水后开始在220V额定电压下烧水至水温为100℃时自动断开电路停止工作．明亮同学还观察到，在电热水壶烧水的过程中，家里标有3000r/kW•h的电能表在30s内转盘转了50转．如果在用电高峰吋明亮同学家中的实际电压是额定电压的90%，试计算在用电高峰时烧开该壶水所需的时间s．[g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]．（不计热量损失，结果保留一位小数）

分析 3000r/kW•h表示：电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，据此求出转盘转50转消耗的电能，再根据P=$\frac{W}{t}$求出电热水壶的电功率即为额定加热功率；
根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电热水壶的电阻，根据题意可知在用电高峰时的实际电压，利用P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出实际功率，电热水壶加满水后水的体积和其容积相等，根据m=ρV求出水的质量，又知道水的比热容和初温、末温，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，再利用P=$\frac{W}{t}$求出需要的加热时间．

解答 解：电能表转盘转动50r，电路消耗的电能：
W=50×$\frac{1}{3000}$kW•h=$\frac{1}{60}$kW•h=6×104J，
电热水壶的额定加热功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{6×1{0}^{4}J}{30s}$=2000W；
由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电热水壶的电阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω，
实际电压是额定电压U实=90%U=90%×220V=198V时，电热水壶的实际功率：
P实=$\frac{{U}_{实}^{2}}{R}$=$\frac{（198V）^{2}}{24.2Ω}$=1620W，
电热水壶加满水后，水的体积：
V=2L=2dm3=2×10-3m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J，
不计热量损失，消耗的电能：
W′=Q吸=6.72×105J，
在用电高峰时烧开该壶水需要的时间：
t′=$\frac{W′}{{P}_{实}}$=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{1620W}$≈414.8s．
答：在用电高峰时烧开该壶水需要414.8s．

点评 本题考查了电功率公式、密度公式、吸热公式、电功公式的应用，能够灵活运用公式及其变形公式是关键，计算过程要注意单位的换算．

练习册系列答案
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15．随着校园环境的改造升级，塑胶跑道逐步铺进了校园，塑胶跑道表面比较粗糙可以增大（选填“增大”或“减小”）摩擦力，新铺设的塑胶跑道由于扩散现象会散发出较浓的气味．气温越高时，分子运动越剧烈，气味更浓．
1．下列甲图是某实验小组探究小灯泡功率所用的器材，已知小灯泡的额定电压为2.5V．
①请你用笔画线代替导线，将甲图实物连接完整．要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡亮度变亮，连线不能交叉．

试验次数电压V电流A
13.00.28
22.50.25
30.18
②该组同学连接好电路，将滑片P移到A端（选填A或B），并用开关试触，
检查无误后，闭合开关，并调节滑片P，虽然两表示数能够发生变化，但发现灯泡电压无法降低到2.5V，其原因可能是滑动变阻器最大电阻值太小．
③从表中数据可算出该灯泡的额定功率是0.625W；
④细心的同学观察表中的数据发现，虽然是同一灯泡，但灯泡中的电流与其两端的电压并不成正比，请你分析其原因是灯丝电阻随温度变化而变化．
⑤小明想利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系．他把电源更换成电压为6V且保持不变，选择了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，闭合开关，移动滑片，使电压表示数2.5V时，读出电流表的示数．可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比．为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器．
18．如图所示，灯泡L1标有“4V 8W”字样，灯泡L2标有“4V？W”（？表示数字模糊不清），串联在电路中，电源电压为恒6V，当开关S闭合时，测得灯泡L2比灯泡L1亮，灯泡L2消耗的功率为4W，不计温度对灯泡阻值的影响．求：
（1）灯泡L1的电阻R1．
（2）灯泡L2的电阻R2和灯泡L2的额定功率．
5．如图是小明“探究平面镜成像规律”的实验：
（1）寻找棋子A像的位置时，眼睛应在棋子A（选填“A”或“B”）这一侧观察．
（2）将一张白卡片竖直放置在棋子B所在的位置，直接观察白卡片．支持平面镜成的是虚像的实验现象是白纸上不会出现像．
（3）根据平面镜成像的特点可判断：站在镜前的人远离平面镜时，像的大小不变．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）用木板紧贴玻璃板背面，挡住玻璃板后的光，人眼在玻璃板前能（选填“能”或“不能”）看见棋子A的像．
15．POS刷卡机的广泛应用给人们的生活带来了便利．POS机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头（如图）．在使用时，将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下，检测头的线圈中就会产生变化的电流，POS机便可读出磁条上的信息．图中能反映POS刷卡机读出信息原理的是（　　）
A．B．C．D．
2．如图所示电路，电源电压不变．R1是滑动变阻器，R2是一个阻值为20Ω的定值电阻．当开关S闭合后，滑片P在A端与B端时，电流表的示数之比为1：3，R2消耗的电功率之比是1：9． 滑片在A端时，电压表的示数为8V，则电源电压是12V，电路中最小电流是0.2A．
19．众多科学家在物理学发展中做出了重要贡献，下列符合物理学史实的是（　　）
A．丹麦物理学家奥斯特用实验揭示了电磁感应现象
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C．功的单位是为纪念法国物理学家帕斯卡而命名的
D．牛顿第一定律，是牛顿在大量实验的基础上，通过进一步推理总结出来的
20．如图所示是运动员跳水的过程，忽略空气对运动员的阻力，下列关于运动员跳起过程分析不正确的是（　　）
A．运动员跳起时，人对跳板的压力和跳板对人的支持力大小相等
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