题目内容

4．在一次课外活动中，小明同学对家用电器进行了相关的观察和研究，他以一个两用（晴天用太阳能、阴天用电加热）电热水器为观察研究对象，记录了有关数据．关闭家里的其它用电器，只将电热水器接入电路中烧水，用电热水器加热一满壶初温t0=30℃的水，观察电能表，电能表标有“220V  10A  50Hz  600r/KW•h”字样，表盘在15min内转了240r，此时用温度计测得的水温为45℃，请你就这位同学在活动中获得的有关资料，求解有关问题：
（1）加热15min，水所吸收的热量；
（2）电热水器工作15min消耗的电能和电功率；
（3）晴天用太阳能加热，如果每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4×104J，其中30%被水吸收，把上述质量、初温相同的水加热到相同的效果需要多长时间？（C水=4.2×103J/（kg•℃）
电热水器的铭牌
型号×××两用电热水器
额定电压220V
额定功率1800W
容积20L
额定最高温度75℃

分析 （1）一满壶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）求出水所吸收的热量；
（2）“600r/kW•h”表示每消耗1kW•h的电能，电能表转600转，据此求出电热水器工作15分钟转240r消耗的电能，根据P=$\frac{W}{t}$求出电热水器的电功率；
（3）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%求出电热水器接收到的太阳能，然后根据每分钟吸收太阳辐射的能量求出需要的时间．

解答 解：（1）一满壶水的体积：
V=20L=20dm3=0.02m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.02m3=20kg，
水所吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（45℃-30℃）=1.26×106J；
（2）电热水器工作15min消耗的电能：
W=$\frac{240r}{600r/kW•h}$=0.4kW•h=1.44×106J，
电热水器的电功率：
P=$\frac{W}{t′}$=$\frac{1.44×1{0}^{6}J}{15×60s}$=1600W；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%可得，电热水器接收到的太阳能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.26×1{0}^{6}J}{30%}$=4.2×106J，
因每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4×104J，
所以，需要的时间：
t″=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{8.4×1{0}^{4}J/min}$=50min．
答：（1）加热15min，水所吸收的热量为1.26×106J；
（2）电热水器工作15min消耗的电能为0.4kW•h，电功率为1600W；
（3）把上述质量、初温相同的水加热到相同的效果需要50min．

点评 本题考查了密度公式、吸热公式、电功率公式、效率公式的综合应用，明白电能表参数的含义和从题干中获取有用的信息是关键．

练习册系列答案
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7．根据实验事实和合理的理论推理来揭示自然规律是科学研究的重要方法．如图所示，从斜面上同一高度释放一个小车，观察小车在水平面上的运动情况，并做出合理的推理，小明同学给出了如下的一些表述：
①在木板表面的水平面上，小车运动路程较长
②如果在没有摩擦的水平面上，小车将做匀速直线运动
③如果在较光滑的水平面上，小车运动路程很长
④在铺有棉布的水平面上，小车运动路程较短
⑤在铺有毛巾的水平面上，小车运动路程很短
为揭示小车以一定的速度在水平面滑行的规律，下面的判断和排列次序正确的是（　　）
A．事实①④⑤，推论②③B．事实⑤④①，推论③②C．事实①②③，推论④⑤D．事实①③②，推论⑤④
15．如图所示的四个实验与所揭示的规律和应用的对应关系不正确的是（　　）
A．AB．BC．CD．D
12．如图，建筑工人用400N的拉力，将重1000N的物体匀速提升3m，所用时间是18s，求：
（1）工人所做的总功；
（2）工人做总功的功率；
（3）滑轮组的机械效率．
19．阅读短文，回答问题：
空气净化器
空气中PM2.5颗粒是灰霾天能见度降低的主要原因．研究表明，当空气中颗粒的直径越接近可见光的波长（波在一个周期内传播的距离叫做波长），颗粒对光的“消光”能力就越强．由于雾霾天气的增多，空气净化器逐渐走入家庭，其工作过程（如图甲）是：脏空气进入净化器时，灰尘被正电钨丝放电而带上正电，流到负电路栅板时，带电灰尘被吸附．此后经过活性炭层时，化学有毒气体被吸附，排出空气的污染物浓度大幅降低，多次循环后变成洁净空气．

洁净空气量（CADR）是反映其净化能力的性能指标，CADR值越大，其净化效率越高．利用CADR值，可以评估其在运行一定时间后，去除室内空气污染物的效果．按下列公式计算CADR：CADR=2.3V/t（V：房间容积；t：空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间．）其铭牌如表：
规格额定电压频率额定功率洁净空气量（CADR）
KJFB2000型220V50HZ55W200m3/h
（1）若可见光的频率约为5×1014Hz（光的波长和频率的关系可以表示为：波速=波长×频率）．则可以推算出PM2.5中对能见度造成较大影响的颗粒直径与下列哪一个值最接近C
A.2.5μm          B.0.4μm             C.0.6μm           D.6μm
（2）负电格栅板吸附灰尘的原理是异种电荷相互吸引．该净化器插头插入家中插座后，图甲中钨丝和电格栅板一定不是（选填“肯定是”、“可能是”“一定不是”）分别直接接到火线和零线上．
（3）该空气净化器正常工作时的电流为0.25A，工作一天需要消耗电能1.32度．
（4）某房间的使用面积为18m2，高度是3m．此空气净化器不能（能/不能）在半小时内使房间污染物浓度下降90%．
（5）可变电阻是制作二氧化碳传感器的常用元件，图乙为其控制电路，电源电压保持6V恒定，R1为可变电阻，其阻值随二氧化碳浓度变化如图丙，R0为定值电阻，当浓度为0.031%时，电压表示数为1V，则R0阻值为10Ω，当电压表示数大于3V时，二氧化碳浓度大于0.035%，此时空气净化器会自动报警．
9．放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体，现将两个相同的物块分别放 入两容器中，当两物块静止时，两容器中液面恰好相平，两物块所处的位置如图所示．则甲、乙容器中物块受到液体的浮力关系为 F甲=F乙，甲、乙容器底部受到液体的压强 p甲＜p乙（选填“大于”“等于”“小于”）
16．南宁市近年来建设了大量的公共自行车站点，市民可通过办理相关手续租赁自行车，享受绿色出行带来的方便、快捷，从自行车的结构和使用来看，下列说法中正确的是（　　）
A．车座做的扁而平可以增大臀部所受的压强
B．轮胎和脚踏板做有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦
C．轴承里面装有钢珠是为了减小摩擦
D．刹车闸的把手是个费力杠杆
13．如图所示，小明正在参加立定跳远比赛，起跳时他用力向后蹬地，他就能向前运动．与此现象相关的物理知识是：
（1）物体间力的作用是相互的；
（2）力可以改变物体的运动状态．
14．如图所示，水平桌面上放有重力大小为1N的薄玻璃杯，底面积为20cm2，向玻璃杯中倒入重力大小为3N的水，水的深度是10cm，g取10N/kg．求：
（1）水对杯底的压力；
（2）玻璃杯对水平桌面的压强．

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