题目内容
9.(1)要使指示灯正常发光,R1的阻值是多少?
(2)小火炖煮时发热电阻的功率是多少?
(3)在一个标准大气压下,电热锅将4.5L,20℃的水烧开需要35min,则电热锅的效率是多少?(水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),密度为1.0×103kg/m3)
分析 (1)由指示灯的铭牌找出灯的额定电压与额定电流,由串联电路特点求出电阻R1两端的电压,然后由欧姆定律求出电阻的阻值;
(2)分析电路结构,明确小火炖煮时电路连接情况,由串联电路特点及功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$时发热电阻的功率;
(3)由吸热公式Q=cm△t求出水吸收的热量,然后由W=Pt消耗的电能,利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$求出效率.
解答 解:
(1)由图可知,指示灯和限流电阻R1串联;
指示灯正常发光时,指示灯所在支路的电流:I=I灯泡=100mA=0.1A,
因为串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和,
所以,电阻R1两端的电压:U1=U-U灯=220V-6V=214V,
由I=$\frac{U}{R}$得R1的阻值:
R1=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{214V}{0.1A}$=2140Ω;
(2)由题知,小火炖煮时,S1闭合,S2断开,由电路图知,此时电阻R2与R3串联接在电源上,
小火炖煮时发热电阻的功率:
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{总}}$=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}+{R}_{3}}$=$\frac{(220V)^{2}}{423.5Ω+60.5Ω}$=100W;
(3)由ρ=$\frac{m}{V}$可知,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×4.5×10-3m3=4.5kg,
水烧开时,水所吸收的热量
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×4.5kg×(100℃-20℃)=1.512×106J;
由题意和电路图知,S1、S2都闭合时,此时电阻R3接在电源上,电热锅处于加热状态;
电热锅消耗的电能为:
W=P加热t=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{3}}$t=$\frac{(220V)^{2}}{60.5Ω}$×35×60s=1.68×106J,
则电热锅的效率:
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.512×1{0}^{6}J}{1.68×1{0}^{6}J}$×100%=90%.
答:(1)指示灯正常发光,R1的阻值是2140Ω.
(2)小火炖煮时发热电阻的功率是100W.
(3)电热锅的效率是90%.
点评 本题考查了保护电阻阻值、功率和效率的计算,熟练掌握串联电路特点、热量公式、功率和效率公式,即可答题;解题时注意单位换算.
(1)图1所示压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的.使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气(选填“漏气”或“不漏气”).
| 实验 次数 | 深度 h/cm | 橡皮膜 朝向 | U型管液面 差△h/cm |
| 1 | 3 | 朝上 | 2.6 |
| 2 | 6 | 朝上 | 5.4 |
| 3 | 9 | 朝上 | 8.2 |
| 4 | 9 | 朝下 | 8.0 |
| 5 | 9 | 朝左 | 8.2 |
| 6 | 9 | 朝右 | 8.2 |
①比较序号1.2.3的实验数据,可得出的结论是:液体内部压强大小与液体深度有关;
②比较序号3、5、6的实验数据,可得出的结论是:在同一深度,液体向各个方向的压强相等;实验所得的数据有一组是错误的,其实验序号为4.
(3)完成上述实验后老师又要求小明同学将桌面上两杯没有标签的清水和盐水区分开,于是小明同学将压强计的金属盒先后浸入到两杯液体中,如图3(a)和(b)所示.他发现图(b)中U形管两边的液柱高度差较大,于是认为图(b)杯子中盛的是盐水.①你认为小明的结论是不可靠(填“可靠的”或“不可靠的”);②简要说明理由:没有控制金属盒浸入液体的深度相同.
| A. | a中液面最高 | B. | b中液面最高 | ||
| C. | c中液面最高 | D. | a、b、c中液面一样高 |
| A. | 第一次的大 | B. | 第二次的大 | C. | 两次一样大 | D. | 无法比较 |