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11.如图甲所示一种家用调温式电熨斗,工作过程中电源电压恒为220V,电熨斗金属底板质量为500g.图乙是它的工作电路,发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成(电阻值均不受温度影响).调温电阻R最大阻值为110Ω,预热时电熨斗以最大功率正常工作100s可使金属底板的温度从20℃升高到220℃【金属底板的比热容为0.44×103J/(kg.℃),假设电熨斗发热体放出的热量全部被金属底板吸收】求:

(1)预热时使金属底板吸收的热量是多少?
(2)电熨斗的最大功率是多少?
(3)定值电阻R0的阻值是多大?
(4)电熨斗调温过程中,电路中的最小电流是多少?

分析 (1)知道电熨斗金属底板的质量、初温、末温以及比热容,根据Q=cm(t-t0)求出预热时使金属底板吸收的热量;
(2)由于电熨斗发热体放出的热量全部被金属底板吸收,由功率公式求出电熨斗的功率;
(3)当调温电阻接入电路中的电阻为0Ω时,电路中的总电阻最小,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知电熨斗的功率最大,据此求出定值电阻R0的阻值;
(4)当调温电阻接入电路中的电阻最大时,电路中的总电阻最大,电熨斗的功率最小,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的最小电流.

解答 解:(1)预热时使金属底板吸收的热量:
Q=cm(t-t0
=0.44×103J/(kg•℃)×0.5kg×(220℃-20℃)
=4.4×104J;
(2)因电熨斗发热体放出的热量全部被金属底板吸收,
所以,电熨斗最大功率时消耗的电能:
W=Q=4.4×104J;
则电熨斗的最大功率:
P最大=$\frac{W}{t}$=$\frac{4.4×1{0}^{4}J}{100s}$=440W;
(3)当调温电阻接入电路中的电阻为0Ω时,只有定值电阻R0连入电路,电熨斗的功率最大,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,定值电阻R0的阻值:
R0=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{最大}}$=$\frac{({220V)}^{2}}{440W}$=110Ω;
(4)当调温电阻接入电路中的电阻R=110Ω时,电熨斗的功率最小,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的总阻值:
R=R+R0=110Ω+110Ω=220Ω,
所以,电路中的电流:
I最小=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{220V}{220Ω}$=1A.
答:(1)预热时金属底板吸收的热量是4.4×104J;
(2)电熨斗的最大功率是440W;
(3)定值电阻R0的阻值是110Ω;
(4)电熨斗调温过程中,电路中的最小电流是1A.

点评 本题考查了热量公式、串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,明确电熨斗的最大和最小功率时电路中的连接方式是关键.

练习册系列答案
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1.在“测定小灯泡的额定电功率”的实验中,小佳同学选用的小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为8Ω,滑动变阻器的最大阻值为10Ω.

(1)为顺利完成实验,现有电压为4.5V和6V的两电池组可供选择,则A.
A.只能选择4.5V的电池组     B.只能选择6V的电池组
C.两电池组均可选用          D.须将其变成10.5V的电池组使用
(2)请用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整.
(3)为测小灯泡的额定功率,移动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,此时电流表示数如图丙所示,其值为0.28A,小灯泡的额定功率为0.7W.
(4)小明在实验时,不小心将电流表损坏,由于没有多余的电流表更换,老师取走电流表,并拿来一个电阻箱代替滑动变阻器接在原电路中(不改变电路结构).闭合开关后,发现灯泡不发光,电压表的示数等于电源电压,则故障的原因可能是灯泡断路(选填短路或断路);排除故障后,当小灯泡在额定电压下工作时,电阻箱接入电路的阻值为R0,则计算小灯泡额定功率的表达式为$\frac{2.5V×2V}{{R}_{0}}$(电源电压恒定不变).

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2.为确保G20峰会的顺利召开,杭州对城市基础设施进行大力的提升与改造.在一部正在进行检修的人行天桥的扶梯上,小杨向检修师傅了解到相关的信息:扶梯的阶梯在电动机的带动下顺时针匀速转动,扶梯的倾斜角为30°,将行人竖直提升的高度为6米;阶梯正常情况下的运行速度为1米/秒,电动机允许通过的最大电流25安;由于轮轴、机械传动等方面的摩擦,自动扶梯工作时的机械效率为80%.在最大电流工作时,扶梯的输送能力为2人/秒;电动机接在电压U=380伏不变的电源上,人的平均质量为50 千克,求:
(1)扶梯将行人从底端运送到顶端的时间.
(2)电动机输出的机械功率.
(3)电动机线圈的电阻.

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19.小婷经常给爷爷泡茶,细心的他发现:茶叶刚放下时,有的漂在水面上,有的沉在水底;泡一段时间后全部会沉入水底.她想:“浮力大小与什么因素有关呢?”
小婷同学猜想:浮力大小可能与液体密度、物体浸在液体中的体积和浸在液体中的深度有关.为了验证以上猜想,小婷同学进行了如图1所示的一系列实验:

(1)比较①、④、⑤的实验数据可知:物体浸没在水中所受的浮力<(选填“>”、“﹦”或“<”)浸没在盐水中所受的浮力,两者对比可说明浮力与液体密度有关.
(2)由①~③可以看出:当物体浸入液体越深,所受的浮力变大(选填“变大”、“变小”或“不变”).小婷立即得出:物体所受浮力大小与浸在液体中的深度有关.你认为她的判断是错误的(选填“正确”或“错误”),理由是没有控制物体浸在液体中的体积相同.
(3)在图2中,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体A浸水后下表面到水面距离h关系的图象是B
(4)综上所述,得出结论:浮力的大小跟物体排开液体的体积和液体密度有关.

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6.如图所示,一雨伞静止在水平木板上.请画出雨伞所受到的力.

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16.关于磁场,下列说法正确的是(  )
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3.物理研究中常常会用到“控制变量法”、“等效替代法”、“模型法”、“类比法”等研究方法.下面四个研究中,采用“等效替代法”的是(  )
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20.如图所示,人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B,画出最省力的绕线方式.

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1.阅读《可调式眼镜》回答下题.
可调式眼镜
人的眼睛看清物体是通过改变晶状体的形状来实现的,晶状体相当于全自动变焦镜头.看近处物体时,晶状体变凸一些,折射光线的能力变强;看远处物体时,晶状体变扁平一些,折射光线的能力变弱.通过这样的调节,使远近不同的物体均能在视网膜上成像.
若晶状体调节能力变弱,就会出现看不清远处物体或近处物体的情况,需要佩戴合适的眼镜进行矫正.
有人发明了一种能矫正视力的可调式眼镜,如图1所示,这种眼镜的镜片中含有一种特殊液体.图2是可调式眼镜的结构示意图,镜架上有表示移出和加入液体含量的标尺;移动标尺上的滑块可以定量改变镜片中的液体含量,从而改变镜片的形状;镜片中液体含量的改变量V可以用滑块在标尺上的位置表示.滑块位于标尺上0刻度线处,表示眼镜的初始状态,此时,镜片的形状是扁平的,如图2甲所示.当滑块位于标尺上1、2刻度线处时,分别表示镜片中加入一些液体、加满液体,图2乙是镜片中加满液体的示意图.当滑块位于标尺上-1、-2刻度线处时,分别表示从镜片中移出一些液体、移出全部液体,图2丙是镜片中移出全部液体的示意图.

为探究可调式眼镜的矫正效果,首先要确定以下程序和标准:
选定同一棵树作为观察对象,选定远、中、近三个观察位置,用S表示观察位置到树的距离,如图3甲所示;用D表示看到树的清晰程度,清晰程度分为清晰、不清晰、模糊三个等级,如图3乙所示.

小京和小贝视力不同,没有佩戴眼镜时,小京在近处看树“清晰”,在远处看树“不清晰”;小贝在远处看树“清晰”,但在近处看树“不清晰”.
小京和小贝佩戴眼镜后,进行实验的主要步骤如下:
①调节镜片中的液体处于初始状态.
②选择不同观察位置,观察树,将观察结果记录在表格中.
③改变镜片中液体的含量,重复步骤②.
小京和小贝的实验结果记录表(部分数据)分别如表一、表二所示:
表一 小京的实验结果记录表 
 
 
 
-2-1012
 清晰清晰清晰 
 清晰清晰  
 清晰不清晰模糊
表二 小贝的实验结果记录表
 
 
 
-2-1012
  不清晰清晰清晰
  清晰  
  清晰 
通过实验及对实验结果的分析,两位同学对可调式眼镜有了新的认识.
请根据上述材料,回答下列问题:(选填选项前的字母)
(1)调节眼睛晶状体形状的作用是帮助我们看清C.(只有一个选项正确)
A.不同亮度的物体                  B.不同颜色的物体
C.不同距离的物体                  D.不同大小的物体
(2)为了使小京在远、中、近处看树都“清晰”,调节镜片内液体含量的措施是C.(只有一个选项正确)
A.加满液体     B.加入一些液体      C.移出一些液体      D.移出全部液体
(3)为了使小贝在近处看树“清晰”,调节镜片内液体含量的措施是AB. (至少有一个选项正确)
A.加满液体     B.加入一些液体      C.移出一些液体      D.移出全部液体.

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