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3.无内胆饮水机的电路原理如图所示,电热丝R1、R2都绕在出水管上,水经过出水管时被加热,通过改变开关S的通、断状态,可以选择出温水或开水.该饮水机的铭牌如表.忽略电热丝R1、R2的阻值随温度的变化,不计各种热损失,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃).
额定电压220V
开水加热功率2200W
温水加热功率1100W
(1)现在需要100℃的开水200g,已知水的初温是20℃,水需要吸收多少热量?
(2)当饮水机处于开水加热状态时,加热上述水需要多少时间?(保留一位小数)
(3)S处于什么状态时饮水机是温水加热状态?为什么?

分析 (1)知道水的质量、初温、末温,根据Q=cm(t-t0)求出水吸收的热量;
(2)知道功率和功,根据P=$\frac{W}{t}$求出时间;
(3)饮水机所处的状态根据开关S接通或断开时连入的电阻即可判断.当开关接通时,只有电阻R2接入电路,当开关S断开时,电阻R1和R2串联接入电路,由电功率的公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可判断饮水机处于什么状态.

解答 解:
(1)水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×(100℃-20℃)=6.72×104J;
(2)饮水机消耗的电能:
W=Q=6.72×104J,
由P=$\frac{W}{t}$得加热时间:
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{6.72×1{0}^{4}J}{2200W}$≈30.5s;
(3)当开关S闭合时,只有电阻R2接入电路,由电功率的公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此时饮水机处于开水加热状态;
当开关S断开时,电阻R1和R2串联接入电路,此时饮水机处于温水加热状态.
答:(1)水需要吸收6.72×104J的热量;
(2)加热上述水需要30.5s;
(3)当开关S断开时,饮水机处于温水加热状态;因为电阻R1和R2串联接入电路,此时电路中的电阻最大,根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知电压不变,电阻越大,产生的热量越少,处于温水加热状态.

点评 解决本题的关键:一是热量公式、电功率公式和电功公式的灵活运用,二是利用表格和电路图解决实际问题的能力.

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

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V/m31×10-42×10-43×10-44×10-45×10-46×10-4
F/N7.05.94.83.72.61.5

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14.如图甲所示,是江苏如东风力发电场的外景,该场是亚洲目前建设规模最大的风电基地,小明在参观了发电场后,对风力发电机产生了浓厚的兴趣.风力发电机发电时的输出功率和哪些因素有关呢?对这一问题,他做了如下猜想:

①风力发电机的输出功率可能与风速有关
②风力发电机的输出功率可能与叶片的倾角有关
为了探究风力发电机的输出功率是否与风速有关,小明设计了如下实验步骤:
①如图乙,将风叶安装在风车底座上,把线的一端固定在风车转轴上,另一端系上钩码.
②在风车正前方1m处放置电风扇,将电风扇的风速调到1挡位,用秒表记录提升钩码到A点所需的时间.
③将电风扇换到2、3挡位,重复以上实验,并将数据记录在表格中.
(注:电风扇挡位越高,风速越大)
表一:
电风扇挡位钩码的质量(g)提升钩码到A点的时间(s)
15015
25013
35010
(1)这个实验是通过测量提升钩码到A点的时间来比较风车输出功率的大小.
(2)通过实验可以得到的结论是:风力发电机的输出功率与风速有关,风速越大,风力发电机输出功率越大.为了进一步研究风力发电机,他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据:
表二:不同风速下风力发电机每秒获得的风能
风速v(m/s)5101520
1s获得的能量E(104J)15120405350
表三:发电机输出电功率与风速的关系
风速(m/s)5101520
输出电功率(kW)436015001100
(3)对表二进行分析,你发现风速在5m/s~15m/s的范围内,风力发电机每秒获得的风能(E)与风速(v)的数学定量关系式是:E=1200v3
(4)根据表三,风速为10m/s时,这台发电机1h的发电量可供100只“220V 100W”的路灯工作36h.
(5)风速为10m/s时,这台发电机的发电效率是多大?

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11.以下估测最接近实际的是(  )
A.普通中学生的重力约为500NB.教室内温度大约70℃
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18.如图所示,OB为反射光线,请画出入射光线和折射光线.

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8.下列说法中,正确的是(  )
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