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1.李明同学在家里只用温度计和秒表通过实验探究“烧水过程中能量转化效率”的问题时,选用了如图所示的电水壶.其额定电压为220V,额定功率为P0,容积为V0
(1)请你帮李明完成实验步骤.
a.观察电水壶铭牌额定功率P0(W),容积V0(m3);
b.电水壶中盛满水,用温度计测出水的初温tl(℃);
c.关闭家中其它用电器,将此水壶单独接人电路中,用秒表计时,记录用时t(s)和水的末温t2(℃)
d.计算出水吸收的热量为Q=cρv0(t2-t1);消耗的总电能为W=P0t,电水壶烧水过程中能量转化效率的数学表达式η=$\frac{cρ{V}_{0}({t}_{2}-{t}_{1})}{{P}_{0}t}$(水的密度为ρ).
(2)根据测量数据及表达式,指出有哪些因素影响电水壶烧水过程中能量转化效率.①水的体积(质量);②水的温度差;③加热时间;④电水壶的功率..

分析 (1)实验过程中需要测量加热时间和水的温度,需要的测量工具:秒表、温度计;
知道容积V0,利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求出水的质量,用温度计测量水的初温t1和末温t2,再利用吸热公式Q=cm(t2-t1)求出水吸收的热量;
知道电热水壶的电功率P0,测出加热时间t,利用W=Pt求消耗的电能;
再利用效率公式求解;据此设计步骤并求解;
(2)由于水的体积(是否装满)、水的温度、加热时间、电功率(所加电压不一定等于额定电压,实际功率不一定等于额定功率)的数值可能不准确,影响能量转化效率.

解答 解:(1)b.测量温度的工具是温度计,所以电水壶中盛满水,用温度计测出水的初温t1
c.测量时间的工具是秒表,因此关闭家中其它用电器,将此水壶单独接入电路中,用秒表计时,记录用时t(s)和水的末温t(℃).
d.由ρ=$\frac{m}{V}$得,
水的质量m=ρV0
水吸收的热量(有用)为:
Q=cm(t2-t1)=cρV0(t2-t1).
由P=$\frac{W}{t}$得,
消耗的总电能(总能量)为:
W=P0t.
电水壶烧水过程中能量转化效率:
η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{cρ{V}_{0}({t}_{2}-{t}_{1})}{{P}_{0}t}$.
(2)由η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{cρ{V}_{0}({t}_{2}-{t}_{1})}{{P}_{0}t}$可知,能量转化效率影响因素:①水的体积(质量);②水的温度差;③加热时间;④电水壶的电功率.
故答案为:(1)温度计;秒表;cρv0(t2-t1);P0t;$\frac{cρ{V}_{0}({t}_{2}-{t}_{1})}{{P}_{0}t}$;
(2)①水的体积(质量);②水的温度差;③加热时间;④电水壶的功率.

点评 本题是一道电学和热学的综合计算题,考查了质量、热量、电功和效率的计算,与生活相连,使学生觉得学了物理有用,同学们一定要掌握能量转化效率的实验步骤设计.

练习册系列答案
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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

11.小华同学在做“测量小灯泡额定功率”的实验时,选择了额定电压为3.8V的小灯泡进行实验:
(1)请用笔画线代替导线帮助小华同学在图甲中完成实物图的正确连接(要求滑动变阻器接入电路的电阻最大);
(2)正确连接电路后,闭合开关,小华发现小灯泡不亮(电压表、电流表均有示数),接下来小华应进行的正确操作是:B;
A.更换小灯泡
B.移动滑动变阻器滑片的同时观察电压表示数
C.移动滑动变阻器滑片的同时观察电流表示数
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,那么测得小灯泡的额定功率是1.14W;
(4)考虑到电压表和电流表的内阻,在用图甲电路进行测量时,所测得的小灯泡电功率与其真实值相比是偏大(选填“偏大”、“偏小”或“相等”).

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科目:初中物理 来源: 题型:选择题

12.以下对电学实验的描述正确的是(  )
A.如图甲,探究串联电压关系的实验中,测完R1两端的电压,为了简便可以直接把A点换接到C点,测R2两端的电压
B.如图乙,探究电流与电压关系的实验中,1应是电流表,2应是电压表
C.如图乙,探究电流与电压关系的实验中,滑动变阻器的主要作用是保持电阻两端电压不变
D.如图丙,测量小灯泡额定功率的实验中,滑动变阻器的主要作用是调节电压表的示数为小灯泡的额定电压

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科目:初中物理 来源: 题型:选择题

9.通常情况下,下列几组材料中都是导体的是(  )
A.铜、纯水B.盐水、石墨C.大地、油漆D.塑料、陶瓷

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

16.如图所示,一束从凸透镜射出后的光线BF,射到位于凸透镜焦点的镜面上,请画出进入凸透镜前的入射光线和经平面镜反射后的反射光线.

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

6.小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系.已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω.

(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉).
(2)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象.
①由图象可以得出结论:电压一定电流与电阻成反比.
②上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是断开开关,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,向左移动滑片(选填“左”或“右”),使电压表示数为2.5 V时,读出电流表的示数.
(3)为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器.

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13.阅读短文,回答问题:
                                   可调温蒸汽电熨斗
如图甲是一种可调温蒸汽电熨斗,其产品特点:具有干湿两用功能.干用功能是指在无水状态下,通过电加热管加热底板,底板温度上升,直接压烫衣物;湿用功能是指在蒸汽状态下熨烫.自动恒温设置.针对不同面料可调节底板温度.其技术参数如下表所示:
自身质量:额定功率:额定电压:在额定电压下工作时能达到的最大喷气量:
1.3kg1000W220V15g/min
自动调温电熨斗的电路图如图乙所示.右下方为温控部分,A为双金属片,由两层不同金属粘合而成,受热时二者膨胀的快慢不同.在未通电和低于预定温度时,双金属片A和静片B上的触点接通,指示灯L亮,电热丝R发热,当温度达到预定温度时,由于双金属片的b金属层膨胀较快,向左弯曲,电路断开,如图丙所示.设计生产电熨斗时,技术人员会根据不同部分的作用选用具有不同物理属性的材料.“水位观察窗”选用的材料应具有很好的透明度;用熨斗汽烫时,可以看到熨斗底板蒸汽口的周围有大量“白雾”.
近年来用一种主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作为发热体,既可省电,又能自动调温,避免了老产品采用双金属片制成的调温器温控质量不可靠的问题.如图丁是“PTC”材料的电阻随温度变化的关系图象.当发热体产生的热与向外散发的热平衡时,温度达到一个稳定值.

(1)某师傅在用该熨斗干烫衣服时,用了19N向下的力压熨斗,如果熨斗底板与衣服接触的面积为160cm2,在此过程中,衣服受到的压强为2000Pa.(g取10N/kg)
(2)如图丙,若调节调温旋钮C,使静片向左时,调温电熨斗的预定温度值将变高(选填“高”、“低”).
(3)若某次使用中,该电熨斗(额定电压下)在最大喷气量状态下工作时消耗的电能中只有70%被水吸收,则该状态下每克水喷出前吸收的热量是2800J.
(4)某次使用时发现从蒸汽口喷出的是水柱而不是“白雾”,请你猜想可能的原因是水的温度未达到沸点,没有沸腾.
(5)由丁图可以判定:稳定时的温度应取T1-T2区间的某一值.(选填“T0-T1”、“T1-T2”或“T2-T3”)

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科目:初中物理 来源: 题型:填空题

10.家庭电路中空气开关的作用是保护电路,当电路中发生短路或总功率过大 时会引起空气开关跳闸.

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11.小明同学利用如下器材测量合金块的密度:托盘天平、溢水杯、烧杯、合金块、足量的水.实验步骤如下:
(1)把托盘天平放在水平桌面上,将游码置于标尺的零刻度处,发现横梁左端低、右端高,应将平衡螺母向右移动(选填“左”或“右”),使天平平衡.
(2)把合金块放入天平左盘,在右盘内增、减砝码,并调节游码,天平平衡后,右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图1所示,则合金块的质量为81g.接着他又测出了空烧杯的质量为100g.

(3)将适量的水倒入溢水杯中,让水面与溢水口相平,再将合金块轻轻放入溢水杯中,浸没水中后的合金块所排开的水全部盛于空烧杯中,如图2所示.用天平测得此时烧杯和水的质量为127g,则合金块的体积为27cm3.通过计算可得合金块的密度为3g/cm3

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