题目内容

18．阅读下面的短文，回答问题．
空气能热水器在我国是一种新型的热水器．它的工作原理如图所示，其中压缩机、冷凝器、配套节流器件、蒸发器组成了热泵，热泵中封装了沸点很低的制冷剂．热泵工作过程：①液态制冷剂经过配套节流器件缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中迅速汽化，并从空气中吸收热量；②制冷剂汽化生成的蒸气进入压缩机被压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器；③在冷凝器中，高温高压的蒸气将热传递给水箱中的冷水并发生液化；④低温低压的液体经过配套节流装置后再次进入蒸发器中进行下一个循环．
某品牌两种型号空气能热水器的测定参数如表（在环境温度20℃，进水温度20℃时测定）：
型号AB
额定/最高出水温度（℃）55/60
输入功率（kW）1.21.4
电源220V/50Hz
热水产率（L/h）（△t=35℃）120140
环境温度-10～50
（1）水箱中水的温度升高，是通过热传递方式增加了水的内能．
（2）查表可知型号A的热水产率为120L/h，它的物理意义是A型空气能热水器工作1h可以使120L的水温度升高35℃．由此可推算，A型热水器工作1h，使水箱中水获得能量是1.764×107J，制热的功率是4.9kW．[水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（3）这种热水器有一种性能参数叫做“能效比”，其定义为：当水吸收Q的热量，电流所做的功为W时，能效比η=Q/W，则A型热水器的能效比为4．（结算结果取整数）
（4）若B型热水器能效比与A型热水器相同，而出水温度只要求达到45℃时，则它工作1h能产热水192L．

分析 （1）改变内能的方法：一是热传递，二是做功；
（2）知道水的体积，利用m=ρV求水的质量，知道温度的升高值，利用吸热公式求水吸收的热量（水箱中水获得能量），知道时间，利用P=$\frac{W}{t}$求制热功率；
（3）利用W=Pt求消耗的电能，利用η=$\frac{Q}{W}$求能效比；
（4）求出B型热水器1h消耗电能，根据能效比求水吸收的热量，利用Q=c水m水△t=c水ρ水V△t求水的体积．

解答 解：
（1）水箱中水吸热、温度升高，是通过热传递方式增加了水的内能；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量：
m=ρV=1×103kg/m3×120×10-3m3=120kg，
水获取的能量：
W=Q=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×120kg×35℃=1.764×107J，
制热功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.764×1{0}^{7}J}{3600s}$=4900W=4.9kW；
（3）A型热水器1h消耗电能：
W=Pt=1.2kW×1h=1.2kW•h=1.2×3.6×106J=4.32×106J，
能效比η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{1.764×1{0}^{7}J}{4.32×1{0}^{6}J}$≈4；
（4）B型热水器1h消耗电能：
W′=P′t=1.4kW×1h=1.4kW•h=1.4×3.6×106J=5.04×106J，
水吸收的热量：
Q′=ηW′=4×5.04×106J=2.016×107J，
而Q′=c水m水△t=c水ρ水V′△t，
可得：c水ρ水V′△t=2.016×107J，
即：4.2×103J/（kg℃）×1×103kg/m3×V′×（45℃-20℃）=2.016×106J，
解得：V=0.192m3=192dm3=192L．
故答案为：
（1）热传递；
（2）1.764×107；4.9；
（3）4；
（4）192．

点评 本题考查了电功与热量的综合计算，涉及到热量公式、密度公式、电功率公式的应用，关键是理解和应用“能效比”的定义和和知识的迁移（电热水器和电冰箱、空调机的工作原理）．

练习册系列答案
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A．
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蒸汽熨斗
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6．如图所示的是2014年5月17日黑龙江发现的坠落不明物体之一，有明显高温灼烧痕迹．若要鉴别该物体是由什么物质组成，最好是测定它的（　　）
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13．请按下列要求在答题卡相应的位置作图．
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（3）重为20N的木箱静止在斜面上，请在图3中作出木箱受到重力的示意图．
3．小亮同学做测定“小灯泡的电功率”实验，图1是实物连接图，其中电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）本实验的实验原理是P=UI．
（2）请你在虚线框内画出图1对应的实验电路图．
（3）小亮同学连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是灯泡断路（写出一种即可）．
（4）小亮排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视B（选填序号）．
A．小灯泡亮度    B．电压表示数    C．电流表示数    D．滑动变阻器滑片
（5）小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2.0V，要测量小灯泡的额定功率时，应将滑片P向B端移动（选填“A”或“B”）使电压表的示数为2.5V．当小灯泡正常发光时，电流表示数如图2所示，则小灯泡的额定功率是0.7W．该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有调节灯泡两端电压的作用．
（6）小亮利用测得的数据作出如图3所示的小灯泡的I-U图象，其中符合实际的是B．
10．某实验小组通过实验测量如图甲滑轮组的机械效率，记录数据如表．
滑轮组钩码总重G/N钩码提升高度h/m拉力F/N拉力移动的距离s/m滑轮组的机械效率η
甲10.10.60.2
（1）该滑轮组由两个动滑轮和一个定滑轮组成，利用动滑轮的作用是可以省力．（填“省功”或“省力”）
（2）若在图甲实验装置的基础上，增加一只钩码，再测出滑轮组的机械效率，则机械效率与原来相比将变大．（选填“不变”、“变小”或“变大”）
（3）把测量的数据填入表格．请计算该滑轮组的机械效率是多少？（结果精确到0.1%）
7．9月22日是世界无车日，2012年温州市鹿城区公共自行车启用仪式在世纪广场举行．

（1）在启用仪式上，一市民在世纪广场上以5米/秒的速度匀速骑行200米，则所需的时间是40秒；
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（3）图二是研究人员获得骑行者骑行速度与摄氧量的关系图．由图可知：随着骑行速度的增加，人体的摄氧量不断增加．请从能量转化和呼吸作用的角度分析摄氧量为什么会随着骑行速度的增加而增加？人在骑车时通过呼吸作用将部分化学能转化为人的动能（或机械能），当骑车速度不断增大时，呼吸作用加强，氧气是呼吸作用的原料，因此摄氧量会随着骑车速度的增加而增加．
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A．小球上升时受到的力小于下降时受到的力
B．小球上升时受到的力大于下降时受到的力
C．小球上升时受到的力等于下降时受到的力
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