Question

（1）如圖所示，已知電源電壓為12V，電阻R=6Ω，燈泡L標有“12V 6W”字樣，閉合開關(guān)，請你用學(xué)過的電學(xué)知識求出跟燈泡L相關(guān)的三個物理量．
（2）小亮家新買了一個電熱水壺，銘牌上標有“220V一50Hz  900W“的字樣，在側(cè)面透明小窗口上清晰地看到盛水的最大容量和最小容量“MAX一1.0L；MIN一0.5L”．小亮對新電熱水壺很感興趣，于是在家里做了實驗．他把水倒入電熱水壺至最小容量處，用溫度計測出水的初溫是20℃，通電4min后水燒開了（當(dāng)時氣壓為1標準大氣壓）．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求：
①加熱過程中水吸收的熱量．[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）  ρ_水=1.0×10³kg/m³]
②電熱水壺?zé)�水的效率�?BR>③若電熱水壺盛水至最大容量時對桌面的壓強等于不盛水時對桌面壓強的3倍，電熱水壺的質(zhì)量是多少？（取g=10N/kg）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)功率公式可求得燈泡的電阻，由電路分析可知燈泡及電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電路的特點可知燈泡的實際電壓、電流及實際功率等；
（2）①水燒開說明水溫升高到了100℃，則由比熱公式可求得水吸收的熱量；
②燒開水用時4min，則因已知電熱水壺的功率故可利用電功公式求得電熱水壺消耗的電能，則由效率公式可求得電熱水壺的效率；
③因題目中沒給出底面積，故可先設(shè)出底面積，然后由壓強公式可表示出盛水前后水壺對桌面的壓強，則根據(jù)盛水前后壓強的關(guān)系可求得電熱水壺的質(zhì)量．

解答：解：（1）解：由功率公式可求得燈泡L的電阻：
R_L=

U2

P

=

(12V)2

6W

=24Ω；
燈泡L正常發(fā)光時通過的電流I=

P額

U額

=

6V

12V

=0.5A；
由歐姆定律可得通過燈泡的實際電流：I=

U

RL+R

=

12V

24Ω+6Ω

=0.4A；
燈泡兩端的電壓U_L=IR_L=0.4A×24Ω=9.6V；
燈泡L消耗的實際功率P=U_LI=9.6V×0.4A=3.84W（以上任選其三作答即可）．
（2）①加至最小容量時水的質(zhì)量為
m=ρV_MIN=1.0×10³kg/m³×0.5×10^-3m³=0.5kg；
加熱過程水吸收的熱量Q=mc（t₂-t₁）=0.5kg×4.2×10³J/（kg?℃）×（100℃-20℃）=1.68×10⁵J；
②電熱水壺加熱過程消耗的電能：
W=Pt=900W×4×60s=2.16×10⁵J；
電熱水壺?zé)�水的效率�?

Q

W

×100%=

1.68×105J

2.16×105J

× 100%=77.8%；
③設(shè)電熱水壺底面積為S，質(zhì)量為m₀，最大容量時水的質(zhì)量m₂=ρ_水V_max
由P=

F

S

得：
不盛水時水壺對桌面的壓強P₁=

m0g

S

盛最大容量水時，電熱水壺對桌面的壓強為：P₂=

(m0+m2)g

S

依題意得：P₂=3P₁
則

(m0+m2)g

S

=3

m0g

S

解得：m₀=

1

2

m2=

1

2

×1.0×103kg/m3× 1×10-3m3=0.5kg；
答：（1）可求得燈泡電阻為24Ω；燈泡正常發(fā)光時的電流為0.5A；燈泡的實際電流為0.4A；燈泡兩端的電壓為9.6V；燈泡消耗的實際功率為3.84W（任選3個回答）
（2）①最小容量時水的質(zhì)量為0.5kg；②水吸收的熱量為1.68×10⁵J；③水壺的質(zhì)量為0.5kg．

點評：本題中第一小題考查了對電路中物理量的掌握及應(yīng)用，應(yīng)明確常見電學(xué)量如：電流、電壓、功率、電阻等；
第二小題聯(lián)系實際綜合考查了電功、比熱及壓強，內(nèi)容較多，但均為基礎(chǔ)知識，對每一知識都能掌握透徹，本題很容易求解．