题目内容

13．自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为R1、R2，请根据铭牌上提供的信息计算．【水的密度ρ水=1×103 kg/m3，水的比热容c水=4.2×103 J/（kg•0C）】
饮水机参数
热水温度：≥90 0C
热胆容积：2L
加热功率：1000W
保温功率：40W
额定电压：220V
频率：50Hz
（1）若饮水机的热胆装满水，水温由200C升高到900C需要吸收多少热量？如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，则需加热多长时间？
（2）开关S1断开时，饮水机处于什么状态（“加热”或“保温”）？
（3）电阻丝R1的阻值为多少？

分析 （1）热胆装满水时水的体积和自身的容积相等，根据m=ρV求出水的质量，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的电能，利用P=$\frac{W}{t}$求出需要的加热时间；
（2）分析开关闭合、断开时电路总电阻的大小关系，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$比较功率的大小，进一步判断电路所处的工作状态；
（3）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出两种状态下的总电阻，利用电阻的串联求出电阻丝R1的阻值．

解答 解：（1）热胆装满水时水的体积：
V=2L=2×10-3m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，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×（90℃-20℃）=5.88×105J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{5.88×1{0}^{5}J}{80%}$=7.35×105J，
由P=$\frac{W}{t}$可知，需要的加热时间：
t′=$\frac{W}{{P}_{加}}$=$\frac{7.35×1{0}^{5}J}{1000W}$=735s；
（2）当S2闭合、S1断开时R1与R2串联，当开关S1、S2都闭合时电路为R2的简单电路，
因串联电路中总电阻等于各分电压之和，
所以，当S2闭合、S1断开时，电路中的总电阻最大，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电路中的总功率最小，饮水机处于保温状态；
（3）当开关S1、S2都闭合时，电路为R2的简单电路，
则R2的阻值：
R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加热}}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω，
当S2闭合、S1断开时，R1与R2串联，
则电路中的总电阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{（220V）^{2}}{40W}$=1210Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电阻丝R1的阻值：
R1=R-R2=1210Ω-48.4Ω=1161.6Ω．
答：（1）水温由20℃升高到90℃需要吸收5.88×105J的热量，需加热735s；
（2）开关S1断开时，饮水机处于保温状态；
（3）电阻丝R1的阻值为1161.6Ω．

点评 本题考查了电功率公式、密度公式、吸热公式、效率公式、电功公式的应用，分清饮水机处于不同状态时电路的连接方式是关键．

练习册系列答案
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3．下表是国家对“饮酒驾车”和“醉酒驾车”的界定标准：
饮酒驾车20毫克/100毫升≤血液中的酒精含量＜80毫克/100毫升
醉酒驾车血液中的酒精含量≥80毫克/100毫升
白酒、红酒和啤酒中均含有乙醇（俗称酒精），饮酒后酒精可进入人体血液中．请回答下列问题：
（1）饮酒会使人的系统过度兴奋或麻痹抑制，容易引发交通事故．某人饮酒后驾车，被交警发现，经测定其每100毫升血液中酒精含量为93毫克，属于醉酒驾车；
（2）人反应时间的长短可通过图乙所示的方法进行比较：当竖直下落的直尺被捏住位置的刻度值越小（越靠近尺的下端），则说明反应时间越短．为了利用直尺定量测出人的反应时间，可在该直尺的另一面标记了表示反应时间的刻度线及对应刻度值，且每格代表的时间相等，则每格的长度是不相等（选填“相等”或“不相等”）的．（不计空气阻力）
（3）在治理酒后驾车中，酒精检测仪发挥了重要作用．如图甲是酒精检测仪，图乙是检测仪的简化电路图，R0为定值电阻，R为气敏电阻，该电阻阻值与酒精气体含量的关系如图丙，如果图乙中电流表示数越大，说明司机吹出的气体中酒精含量就越高．
4．著名篮球运动员科比，在NBA比赛中常常上演绝杀，他带球突破对手防线，起跳、灌篮，动作一气呵成．下列对科比运球过程中描述正确的是（　　）
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C．以科比为参照物，篮球是运动的D．以科比为参照物，篮球是静止的
1．模型常常可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察或复杂事物，仔细观察四幅图片，不属于模型的是
（　　）
A．
文海校标		B．I=$\frac{U}{R}$欧姆定律
C．
中国政区图		D．
动物细胞
8．小明在做“研究磁铁的磁场”实验时，不慎将铁屑撒在实验桌上，为了收集铁屑，小明想用磁铁去吸引铁屑，同组的小波建议用塑料袋或白纸包裹磁铁后再去吸引铁屑．比较这两种方法，你认为（　　）
A．小明的方法可行，小波的方法不可行
B．小明和小波的方法都可行，但小明的方法好些
C．小波的方法可行，小明的方法不可行
D．小明和小波的方法都可行，但小波的方法好些
18．某实验小组打算用天平和量筒进行“测量酸奶密度”的实验
（1）小组同学采用下面的方法测量：
①用已调节好的天平测得空烧杯的质量m0为37.4g；接着把酸奶倒入烧杯中测得烧杯和酸奶的总质量如图甲所示；然后把烧杯中的酸奶倒入量筒中，测出酸奶的体积如图乙所示：则酸奶的密度ρ=1.1g/cm3．
②在交流讨论中，大家觉得这种方法测得的酸奶密度值偏大，其原因是由于将酸奶从烧杯倒入量筒时不能完全倒干净，造成所测体积偏小，从而计算出的密度偏大．
（2）小组同学对实验进行了改进，巧妙地利用天平、小玻璃瓶（有盖）和水测酸奶的密度．
具体操作过程如下：
①用天平测出小玻璃瓶（含盖）的质量m0；
②在瓶内装满水，盖上盖子，用天平测出瓶和水的总质量m1；
③倒干净水，再1铺内装满酸奶，盖上盖子，用天平：测出瓶和酸奶的总质量m2
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5．螺线管通电后，小磁针静止时北极的指向如图所示，请标出螺线管左端的磁极和线圈中的电流方向．
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