物理
(2009·泉港区质检)电磁炉具有清洁、高效的节能等优点,已经逐步走进千家万户.小明家里买了一台电磁炉,如图所示.为了知道该电磁炉的效率,小明进行了实验,他把质量为1kg、初温为25℃的水装入不锈钢锅中加热至沸腾(在1标准大气压下),用了200s的时间.求:
(1)该电磁炉正常工作时的电流.
(2)水吸收的热量.
(3)该电磁炉烧水的效率.[C
水
=4.2×10
3
J/(kg·℃)].
如图所示是一种煲汤用的电热锅工作原理图,其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间,电热锅的部分参数如下表所示.
容积
4.5L
额定电压
220V
保温功率
80W
加热功率
500W
(1)调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态,则原理图中的切换开关连接触点“
3
3
”时为保温挡.小明发现,当电热锅处于保温档正常工作时,不论加热多长时间,都不能使锅内的汤水沸腾,原因可能是:
水吸收的热量不高于放出的热量
水吸收的热量不高于放出的热量
.
(2)该电热锅处于高温档正常工作时,使3L的水温度升高54℃需要42min,电热锅的效率为多少?
取一个不高的横截面积是S的圆筒,筒内装水质量为m,在阳光垂直照射下,经过时间t,温度升高k.若把太阳看成黑体,已知太阳半径和地球到太阳的距离分别为R和d,并考虑到阳光传播过程中的损失,地球大气层的吸收和散射,水所能吸收的太阳能仅是太阳辐射能的一半,试用所给的物理量表达太阳表面的温度.(黑体单位表面积的辐射功率J与其温度的四次方成正比,即J=σT
4
,σ为常数,水的比热容为c,球面面积S=4πr
2
)
如图电路,小灯泡L
1
、L
2
分别标有“6V 6W”、“6V 3W”的字样,电源电压为8V,内阻r为1Ω.滑动变阻器R的最大阻值为20Ω.(忽略温度对灯丝电阻的影响)试求:
(1)当滑动变阻器和开关各处于什么状态,电路消耗的总功率最小,最小值为多少?
(2)当滑动变阻器和开关各处于什么状态,电路消耗的总功率最大,最大值是多少?
小宇同学按照图示的电路图,将两只额定电压分别为2V、10V的小灯泡,接入电路.闭合开关S
1
,滑动变阻器的滑片置于中点位置时,两灯均正常发光;移动滑片P至b端,闭合S
2
,L
2
仍正常发光.
(1)小灯泡L
1
、L
2
均正常发光时,哪一盏灯较亮?说明理由.
(2)小宇连接电路时,选用的电源电压是多少伏?
一辆太阳能实验车上的太阳能电池板的总面积为S=8m
2
,太阳光照射到电池板上单位面积上的辐射功率为P
o
=1kw/m
2
,稳定时电池组可提供给电动机的电压U=120V,工作电流为I=10A,电动机内阻为R=2Ω.已知该车在水平路面行驶时受到的阻力为F=150N,求:
(1)实验车上所用的太阳能电池板的效率是多少?
(2)这辆车在该路面上行驶的最大速度是多大?
甲灯标有“8瓦”,乙灯标有“12伏”,甲、乙两灯的电阻为R
甲
、R
乙
,而且R
甲
>R
乙
并保持不变,将它们以某种方式接到电压为U
A
的电源上,两灯均能正常发光,将它们以另一种方式接到电压为U
B
的电源上时,甲灯能正常发光,乙灯的实际功率为额定功率的4/9.求电源电压U
A
、U
B
和两灯的灯丝电阻.
如图所示,电灯L标有“6V 3W”字样,R
2
的阻值为15Ω,R
3
为0~30Ω的滑动变阻器,电流表A
1
的量程为3A,A
2
的量程为0.6A,电压表V的量程为3V,电源电压恒定不变.
(1)当S
1
、S
2
都闭合时,小灯泡L恰好正常发光,求电源电压和A
1
表的示数;
(2)当S
1
、S
2
都断开时,为保证各表的安全使用,同时使电灯L的实际功率不大于额定功率的
16
25
,求滑动变阻器连入电路的阻值变化范围.
将一个标有“24V、48W”的电灯接在电源电压U=36V、内电阻r=2Ω的直流电源下使用,今有“2Ω、50W”的定值电阻R若干只可供选用,请按下列要求设计两种简单的电路使电灯能正常发光.
(1) ①定值电阻与电灯串联作分压电阻使用. ②定值电阻与电灯并联作分流电阻使用.
(以上两问需写出设计根据要点,画出电路图)
(2) 在你设计两种电路中哪种方案较好,说明理由.
热水器的种类很多,有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器.根据所给的数据我们可以详细了解各种不同种类的热水器.已知水的比热为4.2×10
3
J/(kg·℃)
(1)一人淋浴用水的流量约为10
-2
米
3
/分钟,合适的水温为50度(加热前的水温为20度),用水时间约为4分钟,若直接对流动的水加热,热水器工作时通过的电流为多大?这种热水器适合家用吗?
(2)有水箱的电热水器十分常见,如果水箱中的水恰好够一人淋浴用,电加热的效率为80%,供电电流为10A这种条件下的家庭电路中把水加热到所需水温需多少时间?耗电量为多少?
(3)燃气热水器的效率一般为80%,若天然气的燃烧热为3.6×10
7
J/m
3
,一人淋浴的耗气量为多少?
(4)太阳能热水器具有节能和环保的优点,简易太阳能热水器的水箱中装入供一个淋浴的水,若水箱玻璃盖的面积s为1m
2
,成都地区夏季晴朗天气,与太阳光垂直的表面接受太阳的辐射为7.6×10
4
J/(min·m
2
),这种太阳能热水器的效率约为30%,假设使用中可以及时调节水箱朝向,使阳光总能垂直射入玻璃盖,求加热到合适温度需要多长时间?
(5)若已知日地间距r=1.5×10
11
m,地球半径R=6400km,太阳光到达地球时,大约有50%的能量被大气层反射和吸收,请根据(4)题的数据估算太阳辐射的总功率.(球体表面积公式s=4πR
2
,保留一位有效数字)
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