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5．电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品，它结合了压力锅和电饭锅的优点，能快速、安全、自动实现多种烹调方式，其节能、营养的特性是现代人追求的方向．如图甲是一种电压力锅的简易原理图，A为密闭锅体，R1为工作时的加热电阻，L为指示灯、其电阻为20Ω，R2为保温电阻．S1为电源开关，S2为压力开关，闭合S1后，电路通过R1对电压力锅加热，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，锅底向下移动，压力开关S2与触点a断开，并与b点接通，起到控压控温的目的，此时保温电路的总功率为20W．
（1）保温电阻R2的阻值为多少？
（2）小明家的电能表如图乙所示，当小明家只有电压力锅在工作并且处于加热状态10分钟，则电能表的转盘旋转多少圈？
（3）已知锅内水的质量为1kg，初温为16℃，测出闭合开关S1到电路中b指示灯亮用了500s，求出电压力锅从开始加热至锅内气压达到设定值时的电热效率．【水的比热容：4.2×103焦/（千克•℃）】
表一：水的沸点T与气体压强P的关系表二：电压力锅的铭牌
T/℃100105110112114116118120额定电压加热功率压强设定值
P/kPa101121143154163175187199220V1000W175kPa

分析 （1）保温时S2与触点b接通，电路为L和R2的串联电路，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电路中的总电阻，已知L为指示灯、其电阻为20Ω，再根据串联电阻关系求R2的阻值；
（2）根据表二数据可知电压力锅加热时的功率，又已知工作时间，根据公式W=Pt可求消耗的电能，已知电能表每消耗1kW•h的电能，转盘转动600圈，可求现在电能表的表盘转动的圈数；
（3）由表二知，锅内压强设定值p=175kPa，由表一可知锅内温度为116℃，测出闭合开关S1到电路中指示灯亮的时间t，利用W=Pt求消耗的电能（总能量），利用Q吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量），再利用效率公式求压力锅的热效率．

解答 解：（1）保温时S2与触点b接通，电路为L和R2的串联电路，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电路中的总电阻，R总=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{20W}$=2420Ω，
因为灯泡与R2串联，所用R2的阻值：
R2=R总-RL=2420Ω-20Ω=2400Ω；
（2）电压力锅加热状态10分钟消耗的电能：
W=Pt=1kW×$\frac{10}{60}$h=$\frac{1}{6}$kW•h；
则电能表表盘转到的圈数：
n=$\frac{1}{6}$kW•h×600r/kW•h=100圈；
（3）表二知道锅内气体压强设定值p=175kPa、压力锅的功率为1000W，由表一可知此时锅内温度为116℃，测出闭合开关S1到电路中指示灯亮的时间500s；
电力锅消耗的电能：
W电=Pt=1000W×500s=5×105J；
水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/kg×1kg×（116℃-16℃）=4.2×105J；
压力锅的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{电}}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{5×1{0}^{5}J}$×100%=84%．
答：（1）保温电阻R2的阻值是2400Ω；
（2）小明家只有电压力锅工作半小时，其间处于加热状态10分钟，则电能表的转盘旋转100圈；
（3）电力锅从开始加热至锅内气压达到设定时的电热效率为84%．

点评 本题为电学和力学综合题，要求灵活运用串联电路电阻的特点、电功率公式、吸热公式、效率公式以及理解电能表参数的含义．

练习册系列答案
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15．如图所示，O是用扳手开瓶盖时的支点，动力F1和阻力F2的力臂分别是L1和L2．瓶盖被打开的过程（　　）
A．F1×L1=F2×L2B．F1×L1＞F2×L2C．F1×L1＜F2×L2D．F1＞F2
16．下列现象中不可能出现的是（　　）
A．潮湿的夏天，从冰箱里取出的鸡蛋会“冒汗”
B．在有风的夏天，人游泳后刚从水中出来会感觉到“冷”
C．冬天，戴眼镜的人刚从室内走到室外时，镜片上会出现小水珠
D．秋天的早晨，植物的叶片上常常会有小水珠
13．实验桌上有材料和横截面积都相同，而长度不同的电阻丝若干段，满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个，导线若干，调节好的电流表和电压表各一块，刻度尺一把．请你用提供的器材，设计实验证明：当导体的材料和横截面积一定时，导体的长度越长它的电阻越大．（忽略温度对电阻的影响）
（1）在这个实验中，自变量是电阻线电阻的大小；
（2）在这个实验中，改变自变量的方法是改变电阻线的长度；
（3）在如图1方框内画出电路图；（电阻丝的电路图符号）
（4）在如图2方框内画出数据表格．
20．下列关于压力和压强的说法中，正确的是（　　）
A．竖直作用在物体表面上的力叫压力
B．压力的大小总等于物重
C．压强可以定量地描述压力的作用效果
D．压强表示垂直作用在单位面积上的一种力
10．最近，《都市快报》“好奇实验室”选择了iPhone4S和三星i9300这两款手机，进行了进水的极限体验测试，将这两部手机同时浸入1.2米深池水底部，看谁先黑屏？测试结果如表所示．
时间iPhone4S三星i9300
32秒跳出关机界面正常待机
3分18秒黑屏，闪光灯自动打开正常待机
6分25秒黑屏，闪光灯亮闪光灯打开
8分01秒黑屏，闪光灯亮闪光灯关闭
19分29秒黑屏，闪光灯亮黑屏
两部手机捞出后，经过擦干、埋在大米中4天等处理，i9300神奇复活，各项操作一切正常，而iPhone4S一直没有任何反应．根据以上材料，回答下列问题：
（1）iPhone4S手机是一款具有摄像功能的智能手机，摄像机的镜头相当于一个凸透镜，通过镜头所成的像是实像（选填“实像”或“虚像”）．
（2）针对两款手机入水后闪光灯均自动打开的现象，你认为可能的原因是水是导体，在开关处连通了电路，使闪光灯打开．
（3）大米在实验中所起的作用相当于干燥剂．
（4）假若在水中的手机电池因遇水发生短路，电池总能量的84%转化成热能，而这些热能全部被水吸收，那么可使池水温度升高0.1℃．（池水质量100千克，不考虑其他散热情况）
  型号iPhone4S型号i9300
电池容量1420mAh电池容量2100mAh
输出电压4V输出电压4V
17．今年的元宵灯会上，吴山广场的工作人员用两根长均为220m的铜导线将一组“220V  550W”的大彩灯接在照明电路上．晚上七点亮灯时，工作人员发现该灯光较暗，于是他用仪表测得该灯泡两端的实际电压为180V，已知该铜导线每米长的电阻约为0.01Ω．问：（不考虑灯丝电阻随温度的变化，计算结果取整数）
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（3）细心的工作人员发现该铜导线损失的电功率，远大于通过标定长度电阻计算后的功率损失，可能的原因是什么？
14．（1）如图a所示的一束光从空气中射到平面镜上，根据光的反射定律画出反射光OB．
（2）如图b所示，一根粗细均匀的木棒，在力F的作用下可绕O点转动，请在图中画出木棒所受重力G的示意图及力F的力臂l．
（3）请在图c中画出螺线管上的电流方向和磁感线的方向，并标出处于静止状态时的小磁针的N极．
13．吊车吊着30000N的货物，当静止时钢丝绳对货物的拉力是30000 N；当货物匀速上升时钢丝绳的拉力是30000 N；当货物匀速下降时钢丝绳的拉力是30000 N，方向竖直向上；货物在下降时速度从2m/s减小到1m/s的时候，钢丝绳的拉力会大于30000N（选填“大于”、“等于”或“小于”）．

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