初中物理内能计算题

小杨家新装了电辅式太阳能热水器，如图是内部水箱的结构示意图。R的阻值为30Ω。
S_l是自动温控开关：水温低于20℃时闭合，电阻R开始加热；当水温高于60℃时自动断开。
A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体，体积均为500cm³，重力均为9N， 悬挂在水箱顶部的压力传感开关S₂上。当水面下降后S₂受到竖直向下的拉力达到16N时闭合，电动水泵M开始向水箱注水；当水面上升后拉力小于等于10N时，S₂断开，电动水泵M停止注水。
请计算：（细绳的质量和体积、导线和电阻的体积均忽略）

(1)水箱内有50kg水，夜晚在辅助加热系统正常工作下，10min内共吸收了8.4×10⁵J的热量，求该状态下热水器的能量利用效率。（结果精确到0.1%）
（2）正常情况下水箱中水面最高时，A浸入水中的体积多大？

如图所示是小丽家厨房安装的一个小厨宝。小厨宝利用水箱储水，加热一段时间后，拧开水龙头就会有热水流出。其相关参数如下表所示。

产品名称	储水式小厨宝
额定电压	220V	额定功率	1200 W
最高温度	75℃	额定容量	6.0 L

 
（1）小厨宝正常工作时的电阻是多大？（计算结果保留一位小数）
（2）要把满箱水从15℃加热到38℃，需要吸收多少热量？小厨宝正常工作时至少需要加热多长时间？[c水=4.2×10³J/（kg·℃）]
（3）小丽了解到有一种速热式电热水器，额定功率为5 000W，冷水流经速热式电热水器时，很快就可流出达到预设温度的热水。小丽家的电能表允许通过的最大电流为10A，通过计算说明在她家的电路中能否安装这种电热水器。

如图是家用电热壶及铭牌，水的比热容c_水=4.2×10³J/（kg·℃）．求：

（1）电热壶正常工作时的电阻。
（2）电热壶正常工作3min，放出的热量是多少？
（3）如果电热壶正常工作3min放出的热量全部被水吸收，能否把1kg水从20℃加热到100℃？

如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃）．则：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则该热水器的效率是多少？

如图是某品牌家用贮水式电热水器，装满水，其主要参数如表所示．某次加热，水吸收的热量为8.4×10⁴J．已知ρ_水=1.0×10³Kg/m³，c_水=4.2×10³J/（Kg•℃）．
贮水式电热水器

型号	FCD-JTHQB50-Ⅲ	额定电压	220V
容积	50L	额定频率	50Hz
温度设定范围	35℃～75℃	额定功率	1500W

（1）水升高的温度；
（2）正常工作时，如果电热水器的热效率为80%，完成上述加热，需通电多长时间．

小明家购置了一台集加热和保温为一体的温热饮水机，其铭牌如下表所示。如图乙所示是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关，R₁是分压电阻，R₂是供加热时的电阻丝。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	2200W	最大容积	1.5L
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最大容积的水从20℃加热到100℃，用时4min，求水吸收的热量是多少，该饮水机加热状态时的效率；[c_水＝4.2×10³J/（kg·℃）]
（3）如果要使R₂在保温状态时的功率是550W，求R₁的电阻。

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？

前不久中国游客在日本抢购智能马桶盖的消息引发国人热议，其实这款马桶盖为中国杭州生产，如图甲所示．部分参数和加热原理如图乙、丙所示．感应开关S闭合，保温座圈开始加热，再闭合开关S₀洗净装置喷出热水．［ C_水=4.2×10³J/（kg·℃）、ρ_水=1.0×10³kg/m³）］试问：
甲
乙

（1）R₂的阻值是多少？
（2）若洗净装置喷水时将水由20℃加热到40℃，该装置加热的效率是多少？
（3）若保温座圈加热5 min，洗净装置工作1 min，共需要消耗多少J电能？

图甲所示是我市某家用电辅热式平板太阳能热水器，其电加热的额定功率为1500W。图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24V，A 为水位指示表（由量程为0~0.6A 电流表改成），R₀阻值为10Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图丙所示。

（1）热水器正常加热时，电热丝电阻多大？（结果保留一位小数）
（2）阴雨天，将储水箱中50kg、30℃的水加热到50℃，正常通电要多长时间？[设电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，c_水=4.2×10³J/(kg·℃)]
（3）当水位指示表指示储水箱水深为0.2m 时，探测电路中的电流多大？

某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），酒精的热值为3×10⁷J/kg．求：
（1）此过程中水吸收的热量；
（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；
（3）酒精灯烧水时的热效率．

电炖锅是用电阻通电后发热来加工食物的，为了达到省时节能的目的，它有两个加热功率，并有两个“聪明”开关，一个利用“热敏”材料制成“热控开关”，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开使电阻的发热功率减小；另一个是“定时开关”，当加热到一定时间时，“定时开关”断开，使电阻停止发热。下图是某品牌电炖锅的一些参数。现将2L初温为20℃的汤水（比热容，密度均与水相同）加入电炖锅中，接通电路使其正常工作，30min分钟后美味的汤水就做好啦。设整个过程中没有能量损失，汤水的质量不变。求:

（1）刚开始加热时，电路中的电流多大？（结果保留一位小数）
（2）当“热控开关”断开时，汤水吸收的热量是多少？
（3）整个过程中一共要消耗多少电能？

某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m³（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×10³J/（kg·℃），天然气的热值为3.2×10⁷J/m³.求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。

LED灯（发光二极管）与普通照明灯相比具有低能耗、高亮度的优点。鸡西市在春节期间实施节日亮化工程，大部分采用了LED“绿色光源”。

（1）如图是某种额定电压为3V的LED灯的U—I图像，它正常工作多长时间消耗的电能为12焦耳？
（2）若LED照明光源1h 内可节约电能0.21×1012J,这些电能可让1×106kg的水温度升高多少摄氏度？（不计热量损失）

用两个相同的“热得快”，分别给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化关系的图象如图．根据图象可知，甲液体的比热容 乙液体的比热容（选填“大于”、“小于”或“等于”）．如果乙液体是水，那么甲液体的比热容 J/(kg·℃）炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3℃～5℃，这就是热岛效应，人们修建人工湖、喷水池，主要利用水的 来调节气温；那么质量为500g，初温为20℃的液体吸收1.89×10⁵J的热量，乙液体的温度升高了 ℃（气压为一标准大气压，水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃））．

如图甲所示，是小明家电水壶的铭牌；其工作电路如图乙所示，其中S是温控开关，R₁是电热管，当电水壶处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一处，处于保温状态,．请解答以下问题：

⑴A、B是两种不同颜色的灯，红色表示加热，黄色表示保温，请你分析A灯为＿＿＿色；
⑵求保温电阻R₂的阻值（不计指示灯电阻及温度对电阻值的影响,保温功率是指保温时电路的总功率）．
⑶若壶中有2kg水，初温37℃，把这些水加热到100℃，需消耗多少电能？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
⑷为测量该电水壶的实际功率，小明关闭家中其它用电器，只让电水壶通电对水加热，观察到家中电能表的指示灯2min闪烁了81次（电能表上标有“3000revs／kW·h”的字样），则该电水壶的实际功率为多大？