Question

如图所示，烧瓶中装有0.3kg煤油，电阻丝的阻值为10Ω，闭合开关．调节滑动变阻器滑片，当电流表的示数为2A时通电5min，煤油的温度由20℃升高到30℃．[c_煤油=2.1×10³J/]
求：（1）煤油吸收的热量；（2）电阻丝加热煤油的效率．

Answer 1

【答案】分析：（1）知道煤油的质量，煤油的比热容和温度变化，可利用热量公式Q_吸=cm（t-t）计算出煤油吸收的热量．
（2）从图可知，电阻丝与滑动变阻器串联，电流表测量的是整个电路中的电流．知道电阻丝的阻值、通过电阻丝的电流和通电时间，可利用公式Q=I²Rt计算出电流通过电阻丝放出的热量，再利用公式η=计算出电阻丝加热煤油的效率．
解答：解：
（1）∵c_煤油=2.1×10³J/（kg?℃），m=0.3kg，t=20℃，t=30℃，
∴煤油吸收的热量为：Q_吸=c_煤油m（t-t）=2.1×10³J/（kg?℃）×0.3kg×（30℃-20℃）=6300J．
（2）∵电阻丝与滑动变阻器串联，电流表测量的是整个电路中的电流，
∴通过电阻丝的电流为I=2A，
而R=10Ω，t=5min=300s，
∴电流通过电阻丝放出的热量为：Q=I²Rt=（2A）²×10Ω×300s=1.2×10⁴J，
则电阻丝加热煤油的效率为：η===52.5%．
答：（1）煤油吸收的热量为6300J．
（2）电阻丝加热煤油的效率为52.5%．
点评：本题考查了学生对吸热公式和焦耳定律公式的掌握和运用，以及对能量利用效率的理解和应用，是一道电学与热学的综合应用题，在计算过程中要注意单位的换算．