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15.如圖是家用電飯鍋的簡化電路示意圖,S1是限溫開關,靠手動閉合,此時電飯鍋處于加熱狀態,當溫度達到最高的103°C時自動斷開,不能自動閉合;溫度達到103°C后電飯鍋改為保溫狀態,此時S2是自動開關,當溫度超過80°C時自動斷開,溫度低于70°C時自動閉合.電阻R2的阻值是1886Ω,R1是工作電阻,阻值為50Ω.鍋中放好適量的米和水,接入家庭電路,閉合手動開關S1后,電飯鍋就能自動煮好米飯并保溫.試求:
(1)畫出加熱過程,保溫過程中溫度高于80°C時以及保溫過程中溫度低于70°C時的等效電路圖.
(2)加熱過程中電飯鍋消耗的電功率P1是多大?
(3)保溫過程中電飯鍋消耗的電功率P2是在哪兩個值之間跳動?

分析 (1)根據題意確定煮飯與保溫時的電路結構,然后作出等效電路圖;
(2)根據線路圖可知電飯鍋加熱時,R2被短路只有R1工作,加熱過程電飯鍋消耗的功率為p1=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$代入求出即可;
(3)電飯鍋的保溫狀態由開關S2控制.當溫度超過80℃時,S2自動斷開,此時R1與R2串聯,電飯鍋消耗功率P1;當溫度低于70℃時,S2自動閉合,R2被短路,電飯鍋消耗功率P2,保溫過程中電飯鍋消耗的電功率是在P2和P2′兩個值之間跳動.

解答 解:
(1)電源電壓一定,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,電路中的電阻R越大,電飯鍋的功率越小,處于保溫狀態;
電路中的電阻R越小,功率越大,處于加熱狀態;
由題意知,S1是限溫開關,靠手動閉合,此時R2短路,電路中只有R1接入電路,此時電飯鍋處于加熱狀態,如圖1所示;
保溫過程中(限溫開關S1是斷開的)溫度高于80°C時,自動開關S2自動斷開,此時R2與R1串聯,如圖2所示;
保溫過程中當溫度低于70°C時,自動開關S2自動閉合,此時R2短路,電路中只有R1接入電路,電路圖與圖1相同;

(2)加熱過程中,只有R1接入電路,此時電飯鍋消耗的電功率:
P1=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{(220V)^{2}}{50Ω}$=968W.
(2)當電飯鍋的溫度達到103℃時,S1、S2都是斷開的,R1和R2串聯,如圖2所示.
此時的保溫電功率:
P2=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{(220V)^{2}}{50Ω+1886Ω}$=25W.
當溫度低于70℃時,S2自動閉合,R2被短路,只有R1接入電路,
此時電飯鍋消耗功率P2′=P1=968W,
所以,電飯鍋保溫時消耗電功率在25W和968W兩個值之間跳動.
答:(1)如上圖1、圖2、圖1所示;
(2)加熱過程中電飯鍋消耗的電功率是968W;
(3)保溫過程中電飯鍋消耗的電功率在25W和968W兩個值之間跳動.

點評 本題考查串聯電路的規律及歐姆定律和電功率公式的運用,關鍵是根據明確各開關的轉換過程中電路的連接.

練習冊系列答案
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5.小明利用電能表測量某一家用電器的電功率,當電路中只有這一個用電器連接工作時,測得在6分鐘內消耗的電能為0.1kW•h.那么這一個用電器可能是( 。
A.
電熱水壺
B.
筆記本電腦
C.
臺燈
D.
電風扇

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6.如圖,讓一束太陽光照射三棱鏡,在棱鏡后側白色光屏上的AB范圍內觀察到不同顏色的光,則以下說法正確的是( 。
A.如果在白屏與棱鏡之間豎直放一塊紅色玻璃,則白屏上其他顏色的光消失,只留下紅色
B.如果在白屏與棱鏡之間豎直放一塊藍色玻璃,則白屏上藍色光消失,留下其他顏色的光
C.將照相底片放到AB范圍B處的外側,底片不會感光
D.如果把一張綠紙貼在白屏上,則在綠紙上看到除綠光外的其他顏色的光

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(1)小明關掉家中所有電器,只打開電吹風機,并觀察家中的電能表,發現在2min內轉盤轉了20轉,結合電能表銘牌上的“3000R/kw•h”字樣,求出了吹風機吹冷風時的功率P電風扇為200W.
(2)在上述基礎上,小明算出了應選配的電熱絲的阻值R,成功地修復了電吹風機.小明怎樣計算電熱絲的電阻的呢?請你寫出計算電熱絲阻值的過程.

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10.質量是0.3kg,溫度是20°C的水,當溫度升高到60°C時,吸收多少J的熱量?

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20.根據下圖所示的實物連接圖,在右面的框中畫出電路圖.

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4.如圖是探究聲音產生及其特性的小實驗:
(1)用手撥動塑料尺,塑料尺會發出聲音,說明聲音是由物體的振動而產生.
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5.某研究小組在探究“影響物體重力大小的因素”實驗時,獲得了老師給的一個素材:2016年8月10日倫敦奧運會,我國選手石智勇在男子69kg舉重中強勢奪金,他的挺舉成績是190kg,若只給你彈簧秤和若干個鉤碼,你能否得出石智勇在挺舉中杠鈴受到的重力?于是小組成員進行了如下的實驗探究.
(1)實驗記錄如表.
鉤碼數/個物體質量m/kg重力G/NG與m的比值N/kg
20.1110
40.2210
60.3310
80.4410
①探究過程中,在探究重力大小與質量的關系時,實驗器材使用若干個質量均為50g的鉤碼而不使用其它物體,選擇使用鉤碼的好處是可以直接讀出質量.
②分析表中實驗數據,得出可能的結論是物體的重力和質量成正比.
③石智勇挺舉中杠鈴受到的重力是1900N.
(2)某同學根據自己測量的數據,繪制出重力與質量的關系圖象(數值省略),你認為該同學在實驗中存在的問題是什么?彈簧秤沒有校零.

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