初中物理内能试题

无内胆饮水机的电路原理如图所示，电热丝R₁、R₂都绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变开关S的通、断状态，可以选择出温水或开水．该饮水机的铭牌如表．忽略电热丝R₁、R₂的阻值随温度的变化，不计各种热损失，水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃）．

额定电压	220V
开水加热功率	2200W
温水加热功率	1100W

（1）现在需要100℃的开水200g，已知水的初温是20℃，水需要吸收多少热量？
（2）当饮水机处于开水加热状态时，加热上述水需要多少时间？（保留一位小数）
（3）S处于什么状态时饮水机是温水加热状态？为什么？

如下图甲、乙分别是某品牌家用电熨斗的实物图和电路原理图。R₀是定值电阻，R是可变电阻（调温开关）。该电熨斗额定电压为220 V，温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W。

（1）求R₀的阻值；
（2）用电熨斗汽烫时需要采用最大功率先预热，使质量为1 kg的金属底板的温度从20℃升高到220℃，若金属底板利用电热的效率为80%，求金属底板吸收的热量和预热时间（，计算结果保留整数）；
（3）假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差△t关系如图丙所示，现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？

科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成．工作电路中的电热器上标有“220V  2000W”的字样；控制电路中热敏电阻R_t作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R₁为滑动变阻器．电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下．闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）．

（1）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？
（2）调节滑动变阻器，使R₁=280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
（3）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应  （填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值．

养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料（金属化合物）喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热．小明家买了一把养生壶（图甲），其铭牌如下表所示．

型号	HX-201504
额定电压	220V
频率	50Hz
额定功率	1210W

 
小明关闭了家中的其它所有用电器，并在壶中加入初温为25℃的水，6min将水烧开（标准大气压下），求：
（1）在加热过程中家用电能表（图乙）的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少？
（2）如果养生壶的热效率是87.5%，此过程中水吸收的热量是多少？
（3）壶中水的质量是多少？
（4）养生壶两端的实际电压是多少？（不考虑温度对电阻的影响）

某款家用蒸汽挂烫机（图甲）的工作原理如图乙所示，R₁、R₂为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S₂为旋转开关，实现关、低档、高档的转换，其高档时的额定功率为1000W。使用时，水箱中一部分水通过进水阀门进入电热杯受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽软管从蒸汽喷头喷出，从而熨烫衣服。请解答：

（1）用来制作蒸汽软管的材料应具有什么样的物理特点或性质？请写出一点：________________________。
（2）发热电阻R₁的阻值。
（3）将电热杯内0.2kg、20℃的水加热到100℃需要的最短时间是多少？[设无热损失， c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执，班长认为不应关机，因为第二天重新开机给冷水加热既费时又会消耗更多的电能；物理科代表认为应该关机，理由是饮水机在放学后从17：00到第二天08：00共15h期间会间歇性加热，白白消耗电能，反复加热的水也不利于身体健康．
次日早晨，他俩先观察到如图所示的饮水机有加热和保温两个档位，铭牌数据如下表．然后启动饮水机，将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃，用时10min．他俩继续观察，发现保温28min后加热器会重新加热，2min后又回到保温状态．（饮水机始终在额定电压下工作）

水桶容量	20L
热水箱水量	1kg
额定电压	220V
加热功率	500W
保温功率	50W

（1）热水箱中30℃的冷水加热到90℃所吸收的热量是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）将热水箱中30℃的冷水加热到90℃消耗的电能是多少？
（3）通过计算比较谁的做法更节能．（假设放学时饮水机刚好处于保温状态，工作过程中间歇加热的规律不变）

如图甲所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热膜．使用时，镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，下表是该防雾镜的相关数据：

（1）求防雾镜正常工作时的电流．
（2）经测试，在﹣10℃环境下．正常工作400s使平面镜的平均温度升高了40℃，求电热膜绐平面镜的加热效率．[玻璃的比热容为0.75×10³J/（kg•℃）]
（3）如图乙所示，小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R，能使电热极的功率在原功率的25%～100%之间变化，以满足不同季节使用的需要．请求出R的最大阻值．

如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R₁、R₂都是加热电阻）．当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5.5kW．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]，求：

（1）R₁的电阻；
（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下 ），水吸收的热量；
（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6×10⁴J，为保持水温不变，计算电阻R₂的阻值．

在一次课外活动中，小华同学对家里的电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表所示。（水的比热容为c= 4.2×10³J/(kg·℃)。请你根据小华同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：
（1）水所吸收的热量；
（2）电磁炉的实际功率；
（3）电磁炉烧水的效率。

观察对象	有关记录	研究活动
电磁炉 铭牌	U额＝220V P额＝1kW	①用电磁炉加热一壶水（水的质量m＝2kg，初温t0＝30℃） ②关闭家里其它用电器。只将该电磁炉接入电路烧水，观察到电能表表盘在5min内转了150r,最后测得水的温度 t＝50℃
电能表 铭牌	220V  10(40)A 50Hz  2000r/kW·h

 

家庭电路的电压是220V，某空调器处于制冷状态时的功率P₁是2.0Kw,送风状态时的功率P₂是0.2kW，它们是交替运行的．现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示．

（1）空调器在前5min内处于什么状态，此时通过它的电流是多少安？
（2）在15min内，空调器消耗的电能是多少焦耳.
（3）若15min内空调器消耗电能的50%用于给电热水器加热10kg的初温20℃的温水，则可以使水温最高达到多少摄氏度？[已知水的比热容：4.2×10³J／(kg·℃)]

(6分)为了保障学生乘车安全，某校投入使用的新型安全校车（如图所示）．求：

（1）在寒冷的冬天，若一辆重为2X10⁴ N的校车在一段水平平直路面是匀速行驶3600m，共用了5min，校车受到的牵引力是4500N，求此过程中牵引力所做的功和功率各是多大? 此过程中重力做功的功率是多大？
（2）若行驶3600m的同时打开车内的供暖设备，放出了6.34×10⁶J的热量，这段时间内完全燃烧1.4kg的汽油（汽油的热值是4.6×10⁷J/kg），则校车在这段时间内的能量转化的效率是多少？

(6分)随着无锡经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通百姓人家．如表为小明同学家小汽车的有关数据：

小汽车的总质量1500kg	小汽车的额定功率50kW
汽车轮胎与地面接触的总面积0.1m^2	100km耗油量8L
水箱中装满水质量2.5kg	汽油的密度0.71×10^3kg/m^3

求：（1）某次行驶中，若水箱中水温度升高20℃，则水吸收热量为多少焦耳？
（2）该小汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？
（3）假若小汽车发动机的效率为30%，该小汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶0.5h，此过程中小汽车消耗的汽油是多少kg？（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，g=10N/kg）

下图甲为某电热水器的原理图（其铭牌如下表），其中低压控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，电源电压U₁恒为6V．热敏电阻R和高压工作电路中的三只电阻R₁、R₂、R₃均置于储水箱中．已知R₁＝33Ω、R₂＝66Ω、R₃＝154Ω、U₂＝220V．当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通．

储水箱额定水量	55kg
额定电压	220V
加热功率	2200W

（1）当衔铁位于图甲所示位置时，高压工作电路中的总电阻为         Ω，此时电路处于       （选填“加热”或“保温”）状态．
（2）当电热水器在加热状态下正常工作时，给满水箱中的水加热，使其从25℃升高到45℃，需用时50min.求此加热过程中：
①水吸收的热量；
②电热水器的加热效率．【水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）】   
（3）热敏电阻中允许通过的最大电流I₀＝15mA，其热敏电阻R随温度变化的规律如图乙．为保护热敏电阻R使低压控制电路正常工作，保护电阻R₀的阻值至少为多大?

一家用电热水器的铭牌如下表所示，已知C_水=4.2×10³J/(kg℃)，

幸福牌全自动电热水器
容积：12L	型号：XF2014-78K
净重：22kg	类别：防触电保护Ⅱ
额定功率：2kw	编号：201400985
额定电压：220V	出厂日期：2014年3月16日

根据铭牌所提供的信息，回答下列问题：
（1）为安全起见，该电热水器应使用的插座应选用如图所示的哪一种？

（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻为多大？
（3）将该电热水器加满水加热使水温由20℃升高到60℃，水需要吸收多少热量？
（4）若电热水器正常工作时电热所产生热量的80％被水吸收，则第⑶问中的加热过程需要多少时间？

用金属制成的线材(如钢丝，钢筋)受到拉力会伸长，17世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内，它的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律，这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础，现在有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0．4cm²，设计要求它受到拉力后的伸长不超过0．4cm，由于这拉力很大，杆又很长，直接测试有困难，所以选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下：

长度	伸长　　拉力　　　　　　　 长度 横截面积	250N	500N	1000N
1m	0．05cm^2	0．04 cm	0．08 cm	0．16 cm
2m	0．05cm^2	0．08 cm	0．16 cm	0．32 cm
1m	0．10cm^2	0．02 cm	0．04 cm	0．08 cm

 
 
(1)上面的测试表明这种材料的金属杆受拉力作用后，其伸长的长度还与___________、_________有关；
(2)根据设计要求这根长为4m的金属杆所能承受的最大拉力为_______N．