图(1)是用来焊接自来水管的塑料热熔器。通电后,加热头发热,使需接上的塑料水管的两头熔化,将它们对接、紧压在一起,冷却后,就可以拼成一根水管了。其电路部分如图(2)所示,S2为温控开关,S1是手控开关,ND为指示灯,R1是限流电阻。R2和R3均为加热电阻。下表列出了它的技术参数。
产品名称 | 便携自动控温式PPR/PP-R塑料管材 | 额定电压 | 220 V |
型号 | 20~32 MM(配Ф20 Ф25 Ф32模头) | 加热头温度 | 260±5℃ |
环境温度 | ﹣20℃~50℃ | 功率 | 加热:1 000 W,保温:250 W |
相对湿度 | 45%~95% | 安全指标 | 绝缘电阻不小于1 ΜΩ |
(1)请说出加热和保温状态下,开关S1和S2所处的状态;
(2)求出R2的电阻值;
(3)若熔化1 kg PVC塑料需要吸收106 J热量,某次熔接时要需熔化80 g PVC,则正常情况下至少要加热多长时间?
(4)在设计时,若指示灯ND可在“3 V 0.3 A”普通灯泡和“3 V 10 mA”的发光二极管中任选一种,你认为先选哪一种比较合适,请说明理由。
以新科技为背景主要考查电阻的串联、欧姆定律的应用、电功率的计算、电功与热量的综合计算等知识,关键是分析电路图得出电路中电阻的变化和从节约能源的角度选取指示灯的规格。第(1)题,根据公式P=可知,电阻越小,电功率越大;当S1闭合、S2断开时,两电阻串联,为保温状态;当开关S1与S2都闭合时,只有R1工作,为加热状态。第(2)题,由铭牌可知保温功率和加热功率,分别根据R=求出加热和保温时电路中的总电阻,再根据电阻的串联求出R2的电阻值。第(3)题,已知熔化1 kg PVC塑料需要吸收的热量,据此求出熔化80 g PVC需要的热量,再根据Q=W=Pt求出正常情况下的加热时间。第(4)题,灯泡正常发光时的电流和额定电流相等,根据P=UI求出两种指示灯所在支路消耗的电功率,即可从节约能源的角度选取比较合适的哪种灯。
解答:(1)解:当开关S1闭合、S2断开时,两电阻串联,电路中电阻最大;当开关S2闭合时,只有R1工作此时电路中电阻最小;根据P=可知,开关S1闭合、S2断开时,热熔器处于保温状态;开关S1S2闭合时,热熔器处于加热状态。
(2)解:加热时,电路为R1的简单电路,则R1==48.4 Ω
保温时,R1和R2串联,则R总==193.6 Ω,
R2=R总-R1=193.6 Ω-48.4 Ω=145.2 Ω
答:R2电阻的阻值为145.2 Ω。
(3)解:由熔化1 kg PVC塑料需要吸收106 J热量知,
熔化80 g PVC需要的热量Q==8×104 J。
由功能原理知,W=Q=8×104 J。
故需要的加热时间t==80 s。
答:正常情况下至少要加热80 s。
(4)解:若指示灯为“3 V 0.3 A”普通灯泡时,
当其指示时,该支路消耗的电能P灯=U灯I灯=3 V×0.3 A=0.9 W。
若指示灯为“3 V 10 mA”的发光二极管时,
当起指示时,该支路消耗的电能P管=U管I管=3 V×10×10﹣3 A=0.03 W,
0.03 W<0.9 W,故从节约能源的角度可知,应选“3 V 10 mA”的发光二极管。
答:指示灯ND应选“3 V 10 mA”的发光二极管,原因:指示灯正常工作时,
消耗的电能少。
【电热学综合题的做法】可依据下列步骤思考作答:①认真仔细地阅读题目,包括电路图等。②画出正确的等效电路图,分析各物理量之间的关系及变化量、如何变化。③就每一个电路图根据题目所给出的条件写出关系式。④找出各个关系式之间的关系,尤其是要找出连接电学知识和热学知识的关系量。这些量在电学中为电功(能)或电功率,在热学中为热量或内能,联系二者的为功能原理或能耗比。这样就可以将电学知识和热学知识联系起来。⑤整理作答。
在写关系式时,注意以下几点:①画好正确的电路图后找变化和不变化的物理量,一般可以找到某个电阻不变和总电压不变。利用电学知识解决考查电学知识的题目,列出相关关系式。②分析热学情境,解答相关问题,列出相关关系式。③依据功能原理或能耗比,列出两者相关的关系式。
在备考时,一定要记清热学、电学相关计算公式及适用条件,强化物理现象的分析。答题时,要认真仔细,不可机械套用公式,依据计算题解答规范逐步列式计算,不可因一步错而丧失得分机会。
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提示:请在(1)、(2)小题中选做一题,若两题全做,只按(1)小题计分。
(1)噪声扰民是城市治理工作的一项内容。许多城市禁止夜间施工、禁止在居民区附近开娱乐城等,都是从 处减弱噪声。从环保角度讲,应使声音不超过 ,才能不影响别人的工作学习。请你说说为防止这一污染,你打算采取的具体行动: 。(填出一例即可)
(2)“蝉噪林逾静,鸟鸣山更幽。”我们能分辨诗中的蝉叫声和鸟鸣声,是因为这两种声音的 不同。在乡间小路上,听到的牧笛声,用图形表示,为图 的波形。我们远远能听到笛声、蝉叫声、鸟鸣声,说明声具有能量。试再举一例,来说明这个道理。这个例子是 。
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如图所示,水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙,盛有适量的水,把一个橡皮泥做的小船放入乙后,小船处于漂浮状态,此时两鱼缸内的水面刚好相平,然后把它们分别放在台秤上,则 ( )
A.水对鱼缸底的压强,甲比乙大
B.水对鱼缸底的压强,两者一样大
C.台秤的示数,甲放上时大
D.台秤的示数,乙放上时大
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(1)如何研究光通过半球形玻璃砖的光路,小明同学实验中根据激光小手电的光路在白纸上描绘了四个点,如图(1)所示。已知过点1,2的光线沿半径方向射入半球形玻璃砖,半球形球心为O,且线到达半球形下表面处时可以发生折射和反射,请画出这束光线从射入到射出的完整光路图。
(2)如图(2)所示电路,只需改变一根导线的连接,就能使电流表同时测出通过两个灯泡的电流。在要改接的那根导线上打个“×”,再画出改接的导线。
(1) (2)
第29题图
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了解安全知识,可以更好地保护人身和财产安全。下列有关安全现象分析正确的是 ( )
A.液氨泄漏发生爆炸过程中,机械能转化为内能
B.限制车辆超载是为了增大车辆的惯性,迅速停下来
C.酒后驾驶者反应时间延长,而耽误改变车的运动状态,易酿发交通事故
D.小秦家跳闸后,小秦阻止他父亲用铜丝换保险丝时说,“铜丝的电阻大!”
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(每空1分,共3分)某段水平公路路面所能承受的最大压强是8×105 Pa。有一辆有10个轮子的载重汽车,每个轮子与路面的接触面积是400 cm2,自重10 t,最大载重为15 t,车厢内部尺寸为8 m×2 m×0.5 m。当该载重汽车装满沙子时,汽车 (选填“会”或“不会”)超载,对路面的压强为 , (选填“会”或“不会”)损坏公路。(已知ρ沙子=2.4×103 kg/m3,g=10 N/kg)
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在如图所示电路中,电源电压不变,闭合开关S后,灯L1、L2都发光,一段时间后,其中的一盏灯突然变亮,而电压表V1的示数变小,电压表V2的示数变大,则产生这一现象的原因是( )
A. 灯L1断路 B. 灯L1短路 C. 灯L2断路 D. 灯L2短路
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端午节举行龙舟赛时,运动员喊着号子、和着鼓点有节奏地同时划桨.下列有关现象说法不正确的是( )
A. 鼓声是通过空气传到岸上观众耳朵中的
B. 鼓声是由鼓槌振动产生的
C. 运动员打鼓用的力越大,鼓声响度越大
D. 岸上观众是通过音色分辨出鼓声、号子声的
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