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与家用电器相关的物理问题  

2012-04-03 15:33:32|  分类: 芝麻开门 |  标签: |举报 |字号 订阅

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与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  为了考查运用所学知识解决实际问题的能力,与家用电器相关的物理问题已成为中考热点之一.下面以近年中考试题为例作简要解析.

  一、驱蚊器的物理问题

  例 (北京市海淀区)小李同学自制了一个简易“电热驱蚊器”,它的发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻.将这个电热驱蚊器接在电源的两端,当电源电压为220V时,100s内产生的热量为____J.

  解析:此题主要考查了同学们应用欧姆定律与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累和焦耳定律Q=I2Rt解决实际问题的能力.由上述二定律有:

  与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  二、电冰箱的物理问题

  例 (北京市海淀区)有一种电冰箱,只有在压缩机工作时才消耗电能,将一台这样的电冰箱单独接在标有“300r/kW·h”字样的电能表上,测得电冰箱压缩机连续工作10分钟电能表的表盘转过了75转.求:(1)这台电冰箱的压缩机的功率多大?(2)如果测得该电冰箱某一天耗电为1.2kW·h,设压缩机每次连续工作时间都是15min,并且每次工作后的间歇时间也都相等,那么它的间歇时间可能值是多少分钟?(设电冰箱压缩机工作时功率保持不变,计算结果保留整数).

  解析:(1)电能表盘转过75转压缩机消耗的电能为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  根据公式:与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累可知,电冰箱压缩机的实际功率为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  (2)电冰箱压缩机连续工作15分钟消耗电能为

  W=150×15×60=1.35×105(J)

  24小时内压缩机启动次数为

  n=1.2×3.6×106/1.35×105=32(次)

  在24小时内,电冰箱压缩机间歇的总时间为

  t=24×60-15×32=960(min)

  因为在24小时内,电冰箱停机的次数最少为31次,最多为33次.所以压缩相最长间歇时间为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累,压缩机最短间歇时间为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累,即压缩机的间歇时间在29-31min之间。

  三、电饭锅的物理问题

  例 (安徽省)明明和妈妈到商场去购买电饭锅,他从品种繁多的说明书中取出了一份,表中所示如下:

型号

MG-TD35

MG-TD45

MG-TD55

MG-TD65

电源

220V,50Hz

220V,50Hz

220V,50Hz

220V,50Hz

额定功率

600W

700W

900W

1000W

煮米量(杯)

2-7

3-9

4-12

5-15

长×宽×高(mm)

334×226×307.6

334×266×323.6

354×286×350.6

354×286×364.6

煮饭方式

直接加热

直接加热

直接加热

直接加热

  明明与妈妈商议后,购买了型号是MG-TD35型的电饭锅,回家后他想,此电饭锅将电能转化为锅中水的内能如何呢?于是他在锅内装入了1.5L温度为20℃的水,通电后16min水开始沸腾,根据以上实验,他估测出了该型电饭锅的烧水的效率,你也能估算出来吗?写出你的估算方法,并计算其效率[家中的电压是220V,水的比热容是4.2×103J/(Kg·℃),水的密度是1.0×103Kg/m3]

  解析:这是一道识表计算说明题,求解此类问题的关键是要会从表中选取有用的数据.显见表中对我们来说有用数据为:型号为MG-TD35型电饭锅的额定功率为600W.

  由公式W=Pt知,在16min内,电饭锅产生的热量为Q=W=Pt=600×16×60=576000(J)

  由公式Q=cm(t2-t1)知水吸收的热量为

  Q=cρV(t2-t1)=4.2×103×1.0×103×1.5×10-3×(100-20)=504000(J)

  故该型电饭锅烧水的效率为

  与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  四、电熨斗的物理问题

  例 (济南市)某种家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫,设计了调节温度的旋钮式多档开关.其电路简图如图1(甲)所示.两电阻阻值R1=R2=121Ω.旋转多档开关的旋钮可以改变1、2、3、4四个接线点之间的连接问题,从而使电熨斗被加热到所需温度.图1(乙)给了四个接线点之间的一种有效连接方式.

  与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  (1)请画出其它的有效连接方式,并由此分析说明该电熨斗共有几个调温档位?

  (2)计算该电熨斗正常使用时的最小功率和最大功率.

  解析:该题主要考查如何利用两电阻之间的连接方式来实现高温档的调节.

  (1)如图2所示,四个接线点的有效连接方式共有6种,图A中两电阻丝串联,电阻最大,功率最小,为低温档;图B、图C、图D中只有R2连入电路中,图E只有R1连入路中,因为两电阻丝的阻值相等,所以图中B、C、D、E的连接是等效的,为同一温度档,即中温度;图F中的两电阻丝并联,电阻最小,功率最大,为高温档.通过以上分析可知,该电熨斗共有3个调温档.

  与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  (2)在低温档时,两电阻丝串联,电熨斗的功率最小,电路中的总电阻为

  R=R1+R2=121+121=242(Ω)

  电路中的电流为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  消耗的功率(最小功率)为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  在高温档时,两电阻丝并联,电熨斗的功率最大,电路中的总电阻为

  与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累  

  电路中的电流为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  消耗的功率(最大功率)为与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  五、饮水机的物理问题

与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累  例 (湖北省黄冈市)如图3,是HG2002型台式饮水机结构的剖面示意图,控水槽中浮体A与阀门C固定相连,当A恰好浸没时阀门C关闭,A未浸没时C略有下降,桶内水流入控水槽.已知桶内水位高40cm,阀门C横截面积1.0cm2,不计A、C本身质量、大气压强和热损失.

  (1)为使控水槽内保持一定水位,浮体A的最小体积应为多大?

  (2)若热胆中储水1.0kg,由电热管加热,要求10分钟将水由20℃加热到100℃,求电热管的电功率.

与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累  (3)饮水机的电路如图4所示,红灯亮,绿灯灭,加热管正常工作;绿灯亮,红灯灭,加热管不工作.试分析温控开关1和2在水沸腾前、后的通断情况及红、绿灯指示电阻R、R绿应满足的条件.

  解析:(1)浮体A具有最小体积的条件是:浮体A刚好浸没在水中时受到向上的浮力跟阀门C受到水向下的压力相等.桶口处水的压强为

  pgh=1×103×10×0.4=4×103(Pa)

  阀门C受到水的压力为F=Ps=4×103×1×10-4=0.4(N)

  根据FgV=F得

  与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  即浮体A的最小体积为4.0×10-5m3

  (2)水应吸收的热量为

  Q=cm·△t=4.2×103×1×80=3.36×105(J)

  因热量全部由电能提供,即Q=W=Pt

  ∴与家用电器相关的物理问题 - yong - 烛  光  累

  (3)温控开关1和2在水沸腾前同时闭合,在水沸腾的后同时断开,故有R<<R绿.

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