3.一家用電熱水器的銘牌如表所示,已知C=4.2×103J/(kg℃),
幸福牌全自動電熱水器
容積:12L型號:XF2014-78K
凈重:22kg類別:防觸電保護Ⅱ
額定功率:2kw編號:201400985
額定電壓:220V出廠日期:2014年3月16日
根據(jù)銘牌所提供的信息,回答下列問題:
(1)為安全起見,該電熱水器應(yīng)使用的插座應(yīng)選用如圖所示的哪一種?
(2)該電熱水器正常工作時電熱絲的電阻為多大?
(3)將該電熱水器加滿水加熱使水溫由20℃升高到60℃,水需要吸收多少熱量?
(4)若電熱水器正常工作時電熱所產(chǎn)生熱量的80%被水吸收,則第(3)問中的加熱過程需要多少時間?

分析 (1)三孔插座中多出的一個孔是用來接地線的,三腳插頭中有一根導(dǎo)線要與用電器金屬外殼相連,目的就是為了防止觸電;
(2)電熱水器正常工作時的功率和額定功率相等,根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電熱絲的電阻;
(3)電熱水器加滿水時水的體積和自身的體積相等,根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量,又知道水的比熱容和初溫、末溫,根據(jù)Q=cm(t-t0)求出水吸收的熱量;
(4)根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的電能,利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時間.

解答 解:
(1)為了安全用電,大功率家用電器的電源插座都用三孔插座,三腳插頭的接地腳應(yīng)與用電器的金屬外殼相連通,這樣若金屬外殼的用電器外殼萬一帶電,電流會通過地線導(dǎo)入大地,防止造成觸電事故的發(fā)生,故選乙;
(2)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,該電熱水器正常工作時電熱絲的電阻:
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{(220V)^{2}}{2000W}$=24.2Ω;
(3)將該電熱水器加滿水時,水的體積:
V=12L=12dm3=0.012m3,
由ρ=$\frac{m}{V}$可得,水的質(zhì)量:m=ρV=1.0×103kg/m3×0.012m3=12kg,
水吸收的熱量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×12kg×(60℃-20℃)=2.016×106J;
(3)由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得,
消耗的電能:
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.016×1{0}^{6}J}{80%}$=2.52×106J,
由P=$\frac{W}{t}$可得,
加熱時間:
t′=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{2000W}$=1260s=21min.
答:
(1)選用如圖乙所示;
(2)電熱絲的電阻為24.2Ω;
(3)水需要吸收的熱量為2.016×106J;
(4)加熱過程需要21min.

點評 本題考查了插座的構(gòu)造和使用、電功率公式、密度公式、吸熱公式、效率公式、電功公式的應(yīng)用,計算過程要注意單位的換算.

練習(xí)冊系列答案
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13.卡車和聯(lián)合收割機以同樣快慢、向同一方向前進,下列有關(guān)它們的說法中,正確的是( 。
A.相對于地面來說,聯(lián)合收割機是靜止的
B.選卡車為參照物,聯(lián)合收割機是靜止的
C.相對于收割機來說,卡車在運動
D.選地面為參照物,卡車是靜止的

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14.如圖所示,在水池的中央豎立著一根標桿.當(dāng)日光斜照時就會在池底形成桿的影子.請通過作圖畫出影子的大概長度.

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11.家庭電路中“超負荷”是指電路中電流過大.如圖是空氣開關(guān)的原理圖,它切斷電路則是電流的磁效應(yīng)引起的.

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18.在探究“物體的動能與質(zhì)量和速度是否有關(guān)”實驗中,小明先探究“物體的動能與質(zhì)量是否有關(guān)”,所用的器材有:一個用長木板搭成的斜面;三個質(zhì)量不同的實心鐵球; 一個木塊.各器材的組裝示意圖如圖甲所示.

(1)每次實驗時,都要將鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放,其目的是控制到達水平面的初速度相同.
(2)鐵球動能的大小是通過木塊移動的距離來間接反映的.
(3)該實驗在操作時很難做到的是鐵球撞擊木塊時,使木塊沿與木板長邊平行的方向直線運動.
(4)某同學(xué)對小明的實驗方案進行改進:不用木塊,在木塊的位置上固定一個面積較大的擋板,在擋板前面貼上足夠厚的長方體橡皮泥,如圖乙所示,每次實驗后都要換上另一塊相同的橡皮泥.此外,還需要對小明的方案進行怎樣相應(yīng)的調(diào)整?換成3個體積形狀完全相同,質(zhì)量不同的其他金屬球.(如果需要,可增加其他器材)

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8.如圖所示是“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器在水中上浮和下潛的情景.甲圖是潛水艇正在上浮,在甲、乙兩種情況下,“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器所受到的浮力分別為F、F,則F=F(填“>”、“<”或“=”).

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15.隨著人們生活水平的日益提高,小汽車越來越多地走進了百姓人家.一輛使用汽油為燃料的小汽車,以80km/h的速度在水平路面上勻速行駛時,發(fā)動機的實際功率為20kW.若小汽車行駛的距離為100km,汽油的熱值q=4.6×107J/kg,小汽車發(fā)動機的效率為25%.求小汽車在這段路程中:
(1)運動的時間;
(2)發(fā)動機所做的功;
(3)消耗汽油的質(zhì)量.

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12.小妹家購買了自動電熱水壺,表中列出了該型號電熱水壺的相關(guān)數(shù)據(jù).[c=4.2×103J/(kg•℃)]求:
名稱自動電熱水壺
額定功率1000W
額定電壓220V
(1)如將質(zhì)量為0.5kg的20℃的水加熱,使其溫度升高到100℃沸騰,水吸收的熱量?
(2)正常通電3分鐘燒開這壺水,消耗的電能是多少?
(3)求這臺熱水器燒水的效率是多少?用電熱水器燒水的比用一般的爐灶燒水有什么優(yōu)點?(說出一個優(yōu)點即可)

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6.如圖1是關(guān)于伏安法的實驗電路圖,利用這個實驗,既可以測小燈泡的電阻,又可以測小燈泡的功率.在這兩個實驗中:

(1)測小燈泡電阻的實驗原理是R=$\frac{U}{I}$;測小燈泡功率的實驗原理是P=UI.(用公式表示)
(2)將開關(guān)S閉合后,發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針偏轉(zhuǎn)出現(xiàn)如圖2的現(xiàn)象,這是由于電流表正負接線柱接反,電壓表選擇量程太。
(3)將開關(guān)S閉合后,若發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù),這是由于燈泡短路或電壓表斷路造成的(電路連接完好).
(4)將開關(guān)S閉合后,若發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù),電流表無示數(shù),這是由于燈泡斷路造成的.

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