题目内容
8．
小明家新买了一个电水壶，其铭牌如表所示，现在请你与小明一起探究一下“电水壶”消耗功率与哪些因素有关．| 宇宙牌电水壶 | |
| 额定电压 | 220V |
| 工作频率 | 50HZ |
| 额定功率 | 1000W |
| 容量 | 4L |
（2）小明用手表记录了这次烧开水的时间，发现实际用时25 min．为什么实际加热的时间会变长呢？小明猜想其可能的原因是电水壶的实际功率比额定功率要小，小明为了验证自己的想法，第三天晚上8点左右，小明在爸爸妈妈的配合下，做了一个实验：将家里的其它用电器都关闭，只接入放有水的电水壶，小明在电能表（如图所示）旁边发现在20min内电能表的转盘转过了81转，此时电水壶的实际功率是多少W？
（3）小明又利用白天和晚上的不同时间段进行实验，发现用这个电水壶烧完全相同的水所需要的时间却不同，即电水壶的实际功率不同．那为什么在白天和晚上，电水壶的实际功率会不相同呢，这个现象又引起了小明探究的兴趣，他猜想：电水壶功率不同主要是因为电水壶两端的电压发生变化的缘故．请你按（2）的情形计算一下当时电水壶两端的实际电压是多少V？（设电水壶在不同的电压下烧开水时，它的电阻可以假定基本不变）
（4）为什么在晚上的电压会比白天的电压来得低呢？少了的电压又到了什么地方去呢？这个问题非常困扰着小明，于是小明查阅了有关资料，终于明白了是由于输电线较长，输电线有电阻，分走了一部分电压的缘故，现在请你计算一下该电路中输电线上损失的电压是多少V？输电线上损耗的功率是多少W？（设该电路上只有电水壶一个用电器）
分析 （1）在电水壶中加满水后水的体积和水壶的容积相等，根据ρ=$\frac{m}{V}$求出水的质量，一个标准大气压下水的沸点是100℃，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，再根据Q吸=W=Pt求出加热的最少时间；
（2）从电能表的铭牌上可以看出每消耗1kW•h的电能，电能表的表盘转动300圈，可求转动81圈消耗的电能，根据公式P=$\frac{W}{t}$求出电水壶的实际功率；
（3）知道电热水壶的额定功率和额定电压，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电阻，再根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出当时电水壶两端的实际电压；
（4）输电导线的电阻与电热壶电阻串联，根据串联电路的电压特点求出输电线分得的电压，根据串联电路电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=UI求出输电线上损耗的功率．
解答 解：（1）在电水壶中加满水后水的体积：
V=4L=4dm3=4×10-3m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×4×10-3m3=4kg，
一个标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（100℃-25℃）=1.26×106J，
由Q吸=W=Pt可得，加热的最少时间：
t′=$\frac{W}{P}$=$\frac{{Q}_{吸}}{P}$=$\frac{1.26×1{0}^{6}J}{1000W}$=1260s=21min；
（2）电能表表盘转动81圈消耗的电能：
W′=$\frac{81}{300}$kW•h=0.27kW•h，
电水壶的实际功率：
P实=$\frac{W′}{t″}$=$\frac{0.27kW•h}{\frac{20}{60}h}$=0.81kW=810W；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电热水壶的电阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω，
当时电水壶两端的实际电压：
U实=$\sqrt{{P}_{实}R}$=$\sqrt{810W×48.4Ω}$=198V；
（4）由题意可知，输电导线的电阻与电热壶电阻串联，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，输电线分得的电压：
U线=U-U实=220V-198V=22V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{实}}{R}$=$\frac{198V}{48.4Ω}$=$\frac{45}{11}$A，
输电线上损耗的功率：
P线=U线I=22V×$\frac{45}{11}$A=90W．
答：（1）水需要吸收的热量为1.26×106J，至少需要加热21min；
（2）此时电水壶的实际功率是810W；
（3）当时电水壶两端的实际电压是198V；
（4）该电路中输电线上损失的电压是22V，输电线上损耗的功率是90W．
点评 本题考查了密度公式、吸热公式、电功率公式、串联电路的特点和欧姆定律的综合应用，要注意电能表参数含义的理解和知道一个标准大气压下水的沸点是100℃．
| A． | 弹簧测力计测重力 | B． | 用刻度尺测物体长度 | ||
| C． | 马德堡半球实验 | D． | 天平测物体质量 |
张宇同学家的客厅有一台彩电和一盏LED灯．（1）彩电的相关参数如下表，假设平均每天只播放节目4h，其余时间处于待机状态（没有切断电源）．则该彩电平均每天待机消耗的电能36000J等于0.01KW•h．
| 牌 | 型号 | 屏幕尺寸 | 电源功率 | 待机功率 |
| 创维 | 32L05HR | 32英寸 | 90W | 0.5W |
（3）与普通白炽灯相比，在达到相同亮度的条件下，假设LED灯可以节约90%的电能，那么这个LED灯与44W白炽灯的亮度相当．
如图是小明制作的皮筋动力小车，转动螺旋桨，与其连接的皮筋扭转并绷紧，松手后，小车在水平地面上可以前进一段距离，对小车的结构和运行过程分析正确的是（ ）| A． | 旋转螺旋桨不能改变橡皮筋的长度，因此不具有弹性势能 | |
| B． | 螺旋桨旋转，车就前进，说明使车前进的施力物体是螺旋桨 | |
| C． | 在整个运行过程中，空气对螺旋桨的力始终为动力 | |
| D． | 小车前进过程中，小车的机械能总量减小，转化为内能 |
| A． | 汽化 | B． | 液化 | C． | 升华 | D． | 凝华 |