题目内容

3．某中学各班教室都配有一台饮水机，其加热部分的工作原理电路图如图所示，其中S是一个温控开关，R1为电加热管．S接1时，红灯L1亮，表示饮水机处于加热状态，当水被加热到设定温度时，S自动切换到2位置，绿灯L2亮，表示饮水机处于保温状态．饮水机加热时水箱中0.8kg的水从24℃升高到60℃，所用时间为6min，在此过程中加热管发的热有84%被水吸收．不考虑温度对电阻的影响，不计指示灯L1、L2的阻值．求：

（1）0.8kg的水从24℃升高到60℃，水吸收的热量；【已知C水=4.2×103J/（kg•℃）】
（2）加热管R1的阻值；
（3）若在用电高峰时，饮水机两端的电压只有198V，此时将开关处于保温状态时，加热管的功率为64W，则R2的阻值为多少？

分析 （1）已知水的质量和初温、末温以及比热容，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
（2）由题意可知，饮水机加热时电路为R1的简单电路，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的电能，根据W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出加热管R1的阻值；
（3）由题意可知，饮水机保温时R1与R2串联，根据串联电路的电流特点和P=I2R求出电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.8kg×（60℃-24℃）=1.2096×105J；
（2）由题意可知，饮水机加热时电路为R1的简单电路，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.2096×1{0}^{5}J}{84%}$=1.44×105J，
由W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，加热管R1的阻值：
R1=$\frac{{U}^{2}t}{W}$=$\frac{（220V）^{2}×6×60s}{1.44×1{0}^{5}J}$=121Ω；
（3）由题意可知，饮水机保温时R1与R2串联，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=I2R可得，电路中的电流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{1}}{{R}_{1}}}$=$\sqrt{\frac{64W}{121Ω}}$=$\frac{8}{11}$A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R=$\frac{U′}{I}$=$\frac{198V}{\frac{8}{11}A}$=272.25Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的阻值：
R2=R-R1=272.25Ω-121Ω=151.25Ω．
答：（1）水吸收的热量为1.2096×105J；
（2）加热管R1的阻值为121Ω；
（3）R2的阻值为151.25Ω．

点评 本题考查了吸热公式、效率公式、电功公式、串联电路的特点和欧姆定律的应用，分清饮水机加热和保温时电路的连接方式是关键．

练习册系列答案
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13．在探究“电流跟电压、电阻关系”的实验中，某同学连成了如图甲所示的电路后开始实验．

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14．小杰在黄山旅游时看到一块警示牌，上面写有“请不要把装有液体的矿泉水瓶遗留在山上”，他思考了一下觉得除了保护环境卫生外，装有水的矿泉水瓶可能会引起森林大火，因为装有水的矿泉水瓶相当于（　　）
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11．下列各图中，属于内能转化为机械能的是（　　）
A．
冷天搓手取暖		B．
水沸腾时出现大量的白雾
C．
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火箭发射升空
18．如图甲所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a端移到b端，定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图象如图乙所示，下列说法中正确的是（　　）
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8．在“探究平面镜成像的特点”实验中，小明用玻璃板、相同的两支蜡烛A及B、刻度尺、白纸等器材进行实验，如图所示．
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（5）为了说明平面镜中所成的像是实像还是虚像，应采取的具体操作步骤是在蜡烛B位置放置光屏，眼睛直接  （直接/透过玻璃）观察；若光屏上没有像，则平面镜所成的像为虚像．
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15．一个实心正方体，体积为1.2×10-3m3，重为10N，用细线吊着浸入盛水的容器中，有$\frac{1}{3}$的体积露出水面，此时容器中水面的高度为30cm，如图所示，（g=10N/kg）求：
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（3）绳子的拉力？
（4）剪断绳子后，物体最终的沉浮情况？（通过计算说明）
12．如图所示为一款有高、低温两档的蒸汽电熨斗电路原理图，R1、R2为电热丝，其中R2=242Ω，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服．
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（3）电熨斗在高温档状态下正常工作，通电多长时间电路中会产生3×104J的热量？
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（3）根据如表密度数据表判断，此金属最有可能是铁块．
 物质的密度
物质 密度（kg/m3） 
 铜 8.9×103
 铁 7.9×103
 铝 2.7×103

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