初中物理内能计算题

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·℃)]

纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中也得到了广泛的应用，如纳米洗衣机、纳米电冰箱、纳米服装等．某中学纳米课题小组的同学对其应用进行了调查，下面是他们了解到的某一厂家生产的新产品一纳米电热水器的部分技术参数表：

（1）开关S接哪一挡（“l”、“2”、或“3"）时为低温挡，并说明理由．
（2）根据表中所给的数据计算出电阻R₂的电阻值．
（3）从表中任选两个型号的电热水器，分别在高温挡通电1 min（不计热损耗）．求两水箱中水的温度升高量之比．[c=4.2x10³J/(kg℃）)

某电热水壶的铭牌如图所示，用这个电热水壶将0．5㎏、温度为23℃的水烧开，所需时间是3 min。已知C水＝4.2×10³J/㎏·℃，假设烧水的环境在1标准大气压下，电热水壶正常工作。求：

（1）电热水壶正常工作时的电阻；
（2）水被烧开所吸收的热量；
（3）电热水壶的热效率。

某物理兴趣小组的同学，用煤炉给lOkg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×10³J／（kg·℃），煤的热值约为3×10⁷J／kg。求：

（1）煤完全燃烧产生的热量：
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。

太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息

其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m²面积上的太阳能．
求：(1)水在10h内吸收的热量是_______J；
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少_______m³的天然气；（天然气的热值为8.4×10⁷J／m³，天然气完全燃烧放出的热量的20%给水吸收）
(3)该太阳能热水器的能量转化效率是_______．