某生态园设计了模拟日光和自动调温系统,实现照明、保温和加热的功能。其原理如16图所示,电源电压恒为220V,R1和 R2是两个电热丝(不考虑温度对电阻的影响), R1=10Ω R2=30Ω, L是标有“220V 160W”的照明灯泡,白天有日光的时候, S1、 S2均断开,开启该系统的保温功能并连续工作10h;晚上温度较低的时候, S1、 S2均闭合,开启加热和照明功能。灯泡正常发光,此状态下系统也需连续工作10h, 若一天工作的20h内电热丝放出的热量完全
由该生态园自产的沼气提供,其热效率为50%,q沼气=1.8×107J/m3,请解答:
( 1)当开关都S1、 S2都______时,系统处于保温状态;
( 2)晚上工作时电路的总功率;
( 3)电热丝一天工作20h放出的热量;
( 4)每天需要完全燃烧的沼气的体积.
解:( 1)断开(当 S1和 S2都断开时,电热丝 R1和 R2串联,根据公式
可知,在电源电压一定时,总电阻较大,功率较低,因此为保温状态)
( 2)晚上, S1和 S2都闭合,小灯泡 L 和电热丝 R1并联,此时电源电压为 220V,且小灯泡与电热丝 R1两端电压均为 220V;
图15是某家用电热水器的简化电路图,温控开关S可根据水温自动切换到加热和保温两种状态, R1、 R2是发热电阻,热水器主要参数如下表。热水器正常加热35min,可使满箱水的温度从25℃升高到55℃,水的比热容为4.2 J/( kg ),请你解答:
( 1)开关S跳至_______触点位置时,热水器进入保温状态;
( 2) R1的阻值;
( 3)在上述加热任务中,水吸收的热量;
( 4)在上述加热任务中,热水器的加热效率.
铅笔芯的主要成分是石墨,软硬程度不同的铅笔其用途是不同的,例如作画用 6B 软铅笔、写字用软硬适中的HB 铅笔、制图用 6H 硬铅笔,铅笔芯是导体,它的电阻大小与其软硬度有何关系呢?请你设计一个实验方案对这个问题进行探究。
( 1)实验方案及所测量的物理量(用字母表示):
( 2) 根据所测物理量进行分析并写出可能得到的结论:
(1) 实验步骤:
①用导线将电源、开关、电流表依次和软、软硬适中、硬铅笔芯连成串联电路;
②闭合开关,分别读出电流表的示数 I1、 I2、 I3。
(2)若 I1=I2=I3,则铅笔芯的电阻大小与软硬度无关;
若 I1>I2>I3,则铅笔芯的电阻大小与软硬度有关,在长度、横截面积都相同时铅笔芯的硬度越大,电阻越大;若 I1<I2<I3,则铅笔芯的电阻大小与软硬度有关,在长度、横截面积都相同时铅笔芯的硬度越大,电阻越小。
在“测量额定电压为 2.5V 小灯泡的电功率”的实验中,首先将图 13 甲中实物电路连好,闭合开关后无论怎样移动变阻器的滑片,发现小灯泡都不亮、电流表无示数、电压表有示数;故障排除后,移动变阻器的滑片,当电压表的示数为 2.5V 时,电流表的示数如图 13 乙所示,再多次移动滑片,获得了多组数据,并画出了小灯泡的电流与电压关系的图象,如图 13 丙所示;若将这样的两只灯泡串联接在 4V 的电源上,则可算出灯泡此时的实际功率,请你解答下列问题:
( 1)用笔画线代替导线将实物电路连接完整,连接时开关应 ;
( 2)上述实验故障的原因可能是小灯泡发生了 ;
( 3)小灯泡的额定功率是 W;图像是曲线的主要原因是 ;
( 4)串联后,每个灯泡消耗的实际功率是 W。
( 1)如下图所示
断开 ( 2)断路 ( 3) 1.4 灯泡电压增大,温度升高,电阻增大( 4) 1
小明在用图 12 的装置测量酒精的热值时,用质量 m1 的酒精灯,将质量为 M,温度为 t1 的水加热到 t2 后,酒精灯的质量变为 m2,已知水的比热容为 c,利用以上物理量算出了酒精的热值。在家用轿车中大多用汽油作为燃料,有一种“涡轮增压”( T 型)轿车,通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧,比普通轿车( L 型)更节能,排气更清洁,请你解答下列问题:
( 1)酒精热值的表达式为: q= (用以上字母符号表示)。该同学发现,酒精热值的测量值比课本中的“标准值”小很多,请写出一条误差产生的原因 ;
( 2)相同的 95 号汽油,加在 T 型轿车内与加在 L 型轿车内其热值是 的。
( 1)没有考虑热量的散失( 2) 相同的
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