Question

15．人体就像一部复杂的机器，包含许多物理知识．
  
（1）如图甲，当站在地面上的人接触裸露的火线时，人会触电，说明人体是导体（选填“导体”或“绝缘体”）；如图乙是小明正确使用测电笔的过程，测电笔中有一个880kΩ的高阻值电阻，这个电阻与氖管是串联连接的．当用这个测电笔测家庭电路的火线时，氖管发光，若人体及氖管的电阻均忽略不计，则此时通过人体的电流约为0.25mA．
（2）如图丙，人的前臂实质是一个费力杠杆，好处是可以省距离；
（3）如图丁，一个成人参加一次马拉松长跑，身体消耗的能量约为1.68×10⁷J，这些能量相当于多少千克的干木柴完全燃烧放出的热量？（q_干木柴=1.2×10⁷J/kg）；这些热量若给水加热，最多可将多少千克的水从20℃烧开？请通过计算说明（标准大气压下）

Answer 1

分析 （1）容易导电的物体是导体；根据串、并联电路电阻的特点进行分析，即电阻与氖管串联后的总电阻等于两者之和，它们并联后的总电阻小于最小的电阻．
已知测电笔中的高阻值电阻和家庭电路的电压，直接利用公式I=$\frac{U}{R}$进行求解即可．
（2）人的前臂在用力举起物体时，其阻力作用在远端，阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆，但可以省距离；
（3）干木柴燃烧放出的热量即水吸收热量，根据Q_放=mq变形后可求得干木柴的质量．
在一标准大气压下水的沸点为100℃，根据题意可知，Q_吸=Q_放，利用Q_吸=cm（t-t₀）求出加热水的质量．

解答 解：（1）生活常识告诉我们，人体是容易导电的，所以是导体，这也是人会发生触电事故的原因；
当用测电笔测火线时，电流需要经过人体，所以电流应该很小，因此电阻需要很大，故应该将高阻值电阻串联在电路中；
（2）如图，在人的前臂在用力举起一个物体时，其支点在最左端，而阻力在最右端，动力是肌肉的收缩，因此，阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆，但可以省距离．
已知家庭额定电压为220V，高阻值电阻为880kΩ，由欧姆定律公式I=$\frac{U}{R}$=$\frac{220V}{880×1{0}^{3}Ω}$=0.25×10^-3A=0.25mA；
（3）由于Q_放=1.68×10⁷J，
则m_干木柴=$\frac{{Q}_{吸}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{7}J/kg}$=1.4kg．
由Q_吸=cm（t-t₀）可得：
可加热水的质量m=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-20℃）}$=5kg．
故答案为：（1）导体；串；0.25；（2）费力； 可以省距离；（3）这些能量相当于1.4kg的干木柴完全燃烧放出的热量；这些热量若给水加热，最多可将5kg的水从20℃烧开．

点评 ．本题考查了与人体有关的几个相关知识，包括安全电压、杠杆的应用、放热公式和吸热公式的掌握与运用，注意在一标准大气压下水的沸点为100℃．