题目内容

18．小星同学为自家的洗浴电热水器设计了一个自动控制装置，如图所示R1是一个热敏电阻（置于热水器中），其阻值随温度的变化关系如表I，表Ⅱ是这个电热水器的铭牌．已知继电器线圈电阻R2为10Ω，左边电源的电压U0为6V不变．当继电器线圈R2中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，电热水器的电路断开，停止工作；当继电器线圈中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被释放，电热水器电路闭合，开始工作．请回答：
表I：
温度t/℃102030405060708090
电阻R/Ω604230201510865
表Ⅱ：
型号FED-H50额定电压交流220V
最大水量50kg频率50Hz
额定内压0.75MPa额定功率2000W
（1）正常工作时，电热水器的电阻是多少？
（2）若电热水器内的温度控制在30℃～60℃之间，求衔铁被吸下，电热水器电路被断开时，继电器线圈的工作电流是多少？
（3）电热水器正常工作时效率为90%，将整箱水从30℃加热到60℃需要多长时间？

分析 （1）电热器正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可出电热水器的电阻；
（2）根据题意可知，水温达到60℃时，衔铁被吸下，热水器电路被断开，由表I可知，当温度为60℃时热敏电阻的阻值，进而求出串联电路的总电阻，根据欧姆定律求出继电器线圈的工作电流；
（3）根据Q吸=cm（t-t0）求出将整箱水从30℃加热到60℃需要吸收的热量；电能转化为内能的效率为η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$，据此求出电热水器消耗的电能；根据W=Pt求出需要加热的时间．

解答 解：（1）由表Ⅱ可知，电热水器的额定功率P=2000W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电热水器的电阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω；
（2）由表I可知，R1的阻值温度的升高而减小，则控制电路中的电流会增大；
电热水器内的温度控制在30℃～60℃之间，则水温达到60℃时，衔铁被吸下，此时R1=10Ω；
控制电路的总电阻：R总=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω，
继电器线圈中的电流：I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{总}}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A；
（3）将整箱水从30℃加热到60℃需要吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（60℃-30℃）=6.3×106J；
因为电能转化为内能的效率为η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$，
所以，消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.3×1{0}^{6}J}{90%}$=7×106J；
根据W=Pt可得，加热时间：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{7×1{0}^{6}J}{2000W}$=3500s．
答：（1）正常工作时，电热水器的电阻是24.2Ω；
（2）衔铁被吸下，电热水器电路被断开时，继电器线圈的工作电流是0.3A；
（3）电热水器正常工作时效率为90%，将整箱水从30℃加热到60℃需要3500s．

点评 本题考查了电阻、电流、热量和时间的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，要知道串联电阻的规律，还要学会从题目所给信息中找到有用的数据．

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5．如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接起来，要求：L1与L2并联，电流表测L1的电流，电压表测L2的电压，变阻器控制L2的亮度，且滑片P向右移时灯泡变暗．
9．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了 消除杠杆自重给实验带来的影响；如发现杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向左调节，或将左端的平衡螺母向左调节；挂上钩码后再使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂．

如图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在表中．
实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm
11.510115
2120210
31201.510
（1）将表格中的实验数据补充完整．
（2）小明的第3次实验存在错误，其错误是L1读错了．
（3）实验中多次测量的目的是避免偶然性，便于寻找普遍规律．
6．由于怕饭菜太烫，来不及冷却而影响小明的早餐，妈妈总是很早就起床了．为了让妈妈多睡一会儿，小明就想找到一种让物体快速冷却的方法．为此小明进行了如下的探究：
小明注意到妈妈是把饭菜放在空气中冷却的，而厨房中适合用来冷却的另一种物质就是水．水和空气哪个的导热性能好呢？为此小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个就放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一个桌面上．如图所示．
实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如表：
时间/min024681012141618
甲的示数/℃70605347423937353433
乙的示数/℃70666158555250484644
（1）对甲、乙两个瓶中的牛奶，小明要控制它们哪些量相同？牛奶的质量；牛奶的初温
（2）小明通过实验，得到的正确结论是什么？空气的导热性比水的导热性差；
（3）进一步分析表中甲的示数，小明又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的快慢前后并不一致，是越来越慢的．小明想用“冷却速度”（用字母V代表）来定量表示冷却的快慢程度，请你给物理量下个定义：液体单位时间内降低的温度叫做冷却速率．
13．在“用电流表、电压表测电阻”的实验中，电源电压保持不变，所用滑动变阻器上标有“20欧2安”字样．
（1）如图所示的电路中，一根导线尚未连接，请用笔线代替导线在图中正确连接．要求：滑片在最左端时它连入电路的阻值最大．

（2）小许同学实验步骤正确，闭合电键S，读出电流表的示数为0.2安、电压表的示数为2伏，并将这两个数据记录在表1序号1中，并计算出电阻值．接着，他移动变阻器滑片，将电压表、电流表新的示数记录在表1序号2中，并计算出电阻值．他继续实验，发现电流表的最大示数为0.58安，将其记录在表1序号3中．请将表一填写完整，并计算出电阻值．（计算时电阻，精确到0.1欧）
      物理量
序号		电压（伏）电流（安）电阻（欧）电阻平均值（欧）
120.210.0
24.50.4410.2
30.58
3．下列估测最接近实际情况的是（　　）
A．体育加试中使用的实心球重约为2N
B．一枚一元硬币的直径约为2.5cm
C．运动员在百米赛跑中的平均速度约为15m/s
D．34寸液晶电视的功率约为10W
10．小明在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”时，利用长木板、毛巾、两块完全相同的带钩长方体木块、弹簧测力计等器材进行实验，得到的如表所示的实验数据．
 实验次数与木块的接触面 木块的放置方式 弹簧测力计的示数/N 
 1 长木板表面 一木块平放 1.8
 2 长木板表面 一木块平放 2.9
 3 毛巾表面 一木块平放 2.4
 4长木板表面  两木块叠加平放 3.6
（1）请你写出表中不合理的数据，并指出在弹簧测力计正常使用下导致该数据不合理的原因2.9 N；由于没有匀速拉动木块造成的；
（2）分析1、4两次实验数据得到的结论是在接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大；
（3）小明同学提出了一个问题：滑动摩擦力大小与摩擦面积的大小是否有关呢？
然后他将木块沿竖直方向截取一半后，测得半截木块所受滑动摩擦力变为原来的一半，他由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小，你认为他的探究过程存在的缺陷是没有控制压力不变；
（4）雪后，人们常在汽车轮胎上缠绕防滑链，这样可以减少交通事故的发生，请你从影响滑动摩擦力大小因素的角度说明此做法的道理：在压力不变的情况下，增大了接触面的粗糙程度，增大摩擦力．
7．我国长江三峡水利枢纽工程是利用水的机械能来提供电能的，我们日常生活中使用的白炽灯在工作的过程中，主要是把电能转化为光能和内能．
8．家住在望江“山涧水岸”的小明和小伟每天都是各自步行上学，一天小明以0.5m/s的速度出发10min后，小伟才从小区同一地点跑步追赶，用了5min追上了小明，假设小明和小伟都做匀速直线运动，求：
（1）小伟出发时，小明已经走了多远？
（2）小伟追赶的速度是多少？

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