题目内容
1．
小波家里有一台饮水机，它的铭牌如表，工作电路如图所示，S0是控温开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态．问：（1）开关S闭合，S0断开时，饮水机处于保温状态；当开关S和S0都闭合时，饮水机处于加热状态．（两空选填“加热”或“保温”）；
（2）分别求出R1和R2的电阻；
（3）这台饮水机在加热状态下正常工作15min，将1.5kg的水从20℃加热到90℃，求此饮水机加热的热效率为多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
| 热水箱容量 | 1.5L |
| 额定电压 | 220V |
| 加热功率 | 550W |
| 保温功率 | 110W |
分析 （1）利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，结合开关的关闭情况分析电阻变化，确定功率大小，得到饮水机工作状态；
（2）利用上述公式，结合各个功率大小，求出电阻；
（3）利用W=Pt求出消耗的电能，根据Q=cm△t求出水吸收的热量，结合效率公式求出热效率．
解答 解：（1）开关S闭合，S0断开时，R1断路，电路中电阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，功率最小，故饮水机处于保温状态；当开关S和S0都闭合时，两电阻并联，电路中电阻最小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知电功率最大，故饮水机处于加热状态；
（2）由以上分析可知，当处于保温时，只有R2工作，则由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保}}$=$\frac{（220V）^{2}}{110W}$=440Ω；
当两电阻并联时处于加热状态，则R1消耗的功率为：P1=P加-P保=550W-110W=440W；
则R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{440W}$=110Ω；
（3）饮水机在加热状态下正常工作15min消耗的电能为：W=Pt=550W×15×60s=4.95×105J；
将1.5kg的水从20℃加热到90℃，水吸收的热量为：Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（90℃-20℃）=4.41×105J；
此饮水机加热的热效率为：η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{4.41×1{0}^{5}J}{4.95×1{0}^{5}J}$×100%≈89%．
答：（1）保温；加热；
（2）R1的阻值为110Ω；R2阻值为440Ω；
（3）此饮水机加热的热效率为89%．
点评 本题考查学生对用电器电功率的分析以及运用电功率公式结合欧姆定律计算相关物理量的能力，在计算过程中要注意单位的统一．
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为了比较水和铁砂的吸热能力，小毅实验小组的同学进行了如下实验：将两只完全相同的试管分别装一定量的水和铁砂，然后将它们同时放入装有适量水的烧杯中，再对烧杯加热，如图所示．
在机械制造中有一个给大飞轮定重心的工序，该工序的目的是使飞轮的重心发生微小的位移，以使它准确位于轴心上．如图所示，一个质量为M=80kg、半径为R=0.6m的金属大飞轮可在竖直平面内绕轴心（图中两虚线的交点）自由转动．用力推动一下大飞轮，飞轮转动若干周后停止．多次试验，发现飞轮边缘上的标记F总是停在图示位置．| A． | 停止使用一次性白色泡沫饭盒 | B． | 在摩托车内燃机排气管上装消音器 | ||
| C． | 科学家研制氟利昂的替代品 | D． | 为促销在商场门口安装高音喇叭 |
| A． | 质量变小，密度变小 | B． | 质量变小，密度不变 | ||
| C． | 体积变小，密度变小 | D． | 质量、体积、密度均减半 |
如图所示的电路中，电源电压不变，闭合开关后，电流表A1的示数为0.5A，电流表A2的示数为0.3A，则通过R1的电流是0.2A．| 电源电压/V | 额定电功率/kW | 进水温度/℃ | 出水温度/℃ | 能效比 |
| 220 | 1 | 20 | 60 | 4.2 |