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1.学校购置了一批台式饮水机,解决同学们的饮水问题,其铭牌如表所示.如图是饮水机的电路图,S是用感温材料制造的温控开关,R1是电阻,R2是供加热的电阻丝.分析电路图可知,当S接通时,饮水机处于加热状态,当S断开时处于保温状态.
额定频率50Hz环境温度10℃~38℃
加热功率550W环境湿度≤90%
额定电压220V制热水能力≥90℃5L/h
(1)在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大?
(2)正常工作时该饮水机将热水罐中1升、28℃的水加热到98℃,用时10min.用这些数据及题目中的信息,计算热水罐中的水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率.[c=4.2×103J/(kg•℃)]
(3)如果要使饮水机在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一,则R1与R2的比值应是多少?

分析 (1)根据P=UI求出加热状态下的电流;
(2)根据ρ=$\frac{m}{V}$求出水的质量,根据Q=cm(t-t0)求出水吸收的热量;再根据W=Pt求出加热时消耗的电能,根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$求出加热效率;
(3)当开关S闭合时,电阻R1短路,电路中只有R2,R2两端电压等于电源电压,此时R2消耗的功率最大,电功率P2=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$,饮水机处于加热状态;当开关S断开时,电阻R1与R2串联,饮水机处于保温状态,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,再根据P=I2R表示出保温功率;根据保温时的功率是加热时功率的一半得出等式即可得出R1和R2的比值.

解答 解:(1)由P=UI得该饮水机正常工作时的电流:
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{550W}{220V}$=2.5A;
(2)由ρ=$\frac{m}{V}$得水罐中水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
水罐中的水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(98℃-28℃)=2.94×105J,
饮水机工作10min消耗的电能:
W=Pt=550W×600s=3.3×105J,
该饮水机加热时的效率:
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.94×1{0}^{5}J}{3.3×1{0}^{5}J}$×100%≈89.1%
(3)当S闭合时,R1短路,R2两端的电压等于电源电压,此时饮水机处于加热状态,
则电功率P2=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$,
当S断开时,R1与R2串联,此时饮水机处于保温状态,
串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
根据欧姆定律可得,电路中的电流:
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$,
则保温功率:
P2′=I2R2=($\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$)2R2
因为P2=4P2′,
所以$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=4($\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$)2R2
解得:$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{1}{1}$.
答:(1)在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是2.5A.
(2)热水罐中的水吸收的热量为2.94×105J,该饮水机加热状态时的效率为89.1%.
(3)如果要使饮水机在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一,则R1与R2的比值是1:1.

点评 本题综合考查了学生对电功率公式及其变形式、吸热公式、热效率公式的掌握和应用,掌握电功率公式及其变形式是解答本题的关键.本题有一定的难度,难度在于第(3)问,要根据题意选择合适的电功率公式,然后根据公式和题中的功率比值去分析求解,从而最终得到电阻的比值.

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

11.某实验小组探究金属丝电阻大小与长度的关系,他们取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在A、B接线柱上,在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P.实验室还提供了下列器材:电压表、电流表、电池组(电压3V)、滑动变阻器(20Ω 2A)、刻度尺、开关和导线若干.

(1)连接实验电路的过程中开关应断开.
(2)请你用笔画线代替导线,将图甲所示的实验电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大).
(3)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至变阻器的最右(选填“左”或“右”)端.
(4)某次实验中测得电压表的读数为2.1V,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的读数为I=0.42A,此时金属丝的电阻R=5Ω.
(5)实验中移动金属夹P,分别测得AP段的长度L和对应的电阻值R,数据如表:
L/cm304050607080
R/Ω2.12.83.54.24.95.6
分析表中数据,可知其它条件不变,导体的电阻与长度成正比.
(6)小虎同学认为,由于电源电压没有超过电压表所选量程的最大值,因此在闭合开关前,可以将变阻器的滑片置于任意位置.你认为他的想法是错误(选填“正确”或“错误”)的,理由是:电流表的测量值可能超过所选量程的最大值.

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

12.在测定额定电压2.5V的小灯泡的额定功率的实验中:

(1)若小灯泡功率小于1W,电源由两节新干电池串联而成,电流表应选择量程为0~0.6A,电压表应选择量程为0~3V.
(2)用铅笔画线代替连接用的导线,将如图元件按电路图要求连接起来,滑动变阻器滑片向右滑动,电流变小.
(3)按连接好的电路来分析,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应移到B 端.(选填“A”或“B”)
(4)开关闭合后,观察到小灯泡两端电压小于它的额定电压,要使小灯泡正常发光,则滑片P应向左 边移动(选填“左”或“右”)直到电压表示数为2.5V为止.
(5)如果某同学连好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电流表、电压表示数都不变,且灯泡很暗.你认为故障是滑动变阻器同时接了下面两个接线柱.

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科目:初中物理 来源: 题型:选择题

9.声音是一种与人们的生活密切相关的现象,下列关于声的说法中,正确的是(  )
A.同学间可以通过言语相互沟通,说明声音携带能量
B.声音从空气传到水中后,传播速度将变小
C.能区分不同同学说话的声音,是因为他们发出声音的音色不同
D.在中考期间,考场周围的汽车禁鸣喇叭,是为了在传播过程中减弱噪声

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16.试完成下列实验报告
实验目的鉴别一工艺品是否铜做的
实验器材天平、量筒、工艺品、祛码盒、装有适量水的容器、细线、实心铜块
实验原理ρ=$\frac{m}{V}$
实验步骤
①测出工艺品的质量m,如图1所示
②A、B两量筒分别装上30mL
③把工艺品放入A量筒,如图2.
④把与工艺品相同质量的实心铜块放入B量筒,如图3.
数据记录工艺品的质量m/g工艺品的体积v/cm3工艺品的密度ρ/(kg/m3
89146.4×103
实验分析⑤由上述实验可知该工艺品的体积比铜块的体积大,密度比铜的密度小(选填“大”、“小”).
由上述实验可知该工艺品的体积此结论是否可靠?为什么?不可靠;物体可能是空心的

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科目:初中物理 来源: 题型:多选题

6.小明把一灯泡和三线插座连入电路中,如图所示,其中连接错误的地方有(  )
A.灯泡开关B.灯泡连接线a
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13.下列相关的一些数据的估测,明显不合理的是(  )
A.人每分钟心跳大约是70次左右
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C.教室门高约2200mm左右
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10.如表为部分机械的机械效率数据,下列说法正确的是(  )
机械设备机械效率
喷气发动机16%-24%
电动起重机40%-50%
汽油机22%-27%
柴油机28%-30%
抽水机60%-80%
A.电动起重机提升重物时,支持力对重物做的功是总功
B.电动起重机提升重物时,电动机做的功是有用功
C.抽水机的额外功跟总功的比值最小
D.柴油机的机械效率比起重机小,因此柴油机做功比较慢

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(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整.
(2)连好电路闭合开关,发现电压表指针偏转很小,其原因可能是(写出一种即可)滑动变阻器阻值太大(或电压表选用量程过大).
(3)经适当调整后,闭合开关,移动滑片P到某处,发现电压表的示数为2.2V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向右端滑动.
(4)通过移动滑片P,测得多组数据,绘制成U-I,图象如图2.据此可计算出小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的功率是0.7W(设电源电压保持不变).
(5)如图3甲是用电压表和电流表分别测电阻R0和灯RL两端的电压和电流的电路图,并根据实验数据画出了如图3乙所示的图象.
Ⅰ.由此可以得出的结论是电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
Ⅱ.若将R0和RL串联在6V的电源两端时,电路的总电阻R=15Ω;此时灯RL消耗的功率是0.8W.
Ⅲ.若将R0和RL并联接入电路并调节电源的电压,当R0消耗的电功率为3.6W时,灯恰好正常发光,则灯L的额定功率PL=4.2W.

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