(94初赛)电烙铁使用前需要一定的预热时间,因而若暂时不用也要接在电源上,这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。所以,有时采用如图8所示电路,在暂不需要焊接时,断开S,使电烙铁处于预热状态;当需焊接时,闭合S,就能很快达到焊接温度。现用“220V25W”的电烙铁,若灯炮在预热状态时的电阻为800欧,则预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦?整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时的百分之几?
P1′=12.5瓦;P/P1=70.8%
(95复赛)下表列出的是北京煤气用具厂生产的JS系列家用燃气热水器的参数,其中各物理量的单位用的是国际通用的符号,说明如下:
Pa一帕斯卡mmH2O-毫米水柱
J-焦耳h-小时
M3-立方米l-升,即分米3
kgf-千克力,即质量为1千克的物体所受的重力
min-分(时间单位)
单位前面的字母M表示系数106,字母H表示系数102
1.分别计算燃烧1米3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量(单位:焦耳)。
2.王秋生同学说,热水产率一栏中,5、3、2后面的符号印得不清楚,好像是数字“l”,但在“/min”的前面又丢掉了什么,请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。
3.“热效率”一栏给的是参考值;“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。分别计算温升25℃和55℃时的热效率,并解释这两种情况下热效率不同的原因。
解:1.查表可知:燃气热水器额定热负荷为
37×106J/h。
石油气、人工煤气、天然气的额定燃气耗量分别是
0.368×102m3/h、1.964×102m3/h和1.04×102m3/h。
因此,石油液化气:
人工煤气:
天然气:
2.以温升40℃为例,根据表中其他参数计算热产生率。设每分钟热水产生率为m,则水在1分钟内吸收的热量可表示为Q收=cm△t=4.2×103m△t(J)。
又根据表中所给参数,按热水率80%计算时,燃气在1分钟内放出的能被水吸收的热量:
∵Q吸=Q放
即4.2×10m△t=Q放
由此判断:3和“/min”之间的符号如果是代表质量,它的意义应该是千克(符号kg),考虑到1千克水的体积是1升,所以,这个符号一定是字母L的小写“l”,而不是数字“1”。因此正确的数字和单位是3升/分(3L/min)。分析温升25℃和55℃两种情况可以印证这个结论。
3.由关系式Q放=cm△t和热水产生率表可知升温25℃时水每分钟吸收的热量和燃气放出的热量:
同理,升温55℃时水吸收的热量:
Q吸=4.2×103×2×55=4.62×105(J)
燃气每分钟放出的热量:
Q放=6.17×105J
答:升温25℃和55℃时的热效率分别是85%和75%;因为温升较高时,热量损失多,所以热效率较低。
(96初赛)一般地说,用电器的工作电压并不等于额定电压。家庭里通常不备电压表,但借助电能表可以测出用电器的实际工作电压。现在电路中只接入一个电热水壶,壶的铭牌和电能表的铭牌如图7和图8所示。测得电能表的转盘转过125转的时间为121秒。求此时加在电热壶上的实际电压。
电热水器的电阻 (1)
(2)
121秒所做的电功时=1.5×105焦
实际功率 (5)
由得 (6)
伏 (7)
评分标准 全题7分。(1)~(7)式每式1分。
(96初赛)经验表明,自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达50%;从太阳能手册中查到,在地球表面,晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103焦/米2·秒。如果晒水箱内的水大约有40千克,晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5米2,请计算,要使水温上升30℃需要多长时间。
参考解答
代表物理量的符号:
η--热水器效率, m--水的质量,R--单位面积、单位时间地面接收的热量,
S--晒水箱的面积,△T--水的温升,c--水的比热,△t--所用时间。
在△t时间内水所接收的辐射热 Q=ηRS△t (1)
使水温上升△t所需热量 =cm△T (2)
由
解出 (4)
把数值代入,得△t=5333秒 (5)
△t=1小时29分
(97初赛)小明家有一个标有“220V、800W”的电炉,在额定电压下用10分钟能烧开一壶水。一天他用这个电炉在相同环境下(空气的温度和压强相同)烧开同样一壶水用了12分钟,请你帮助小明算一算他家当时的电源电压约为多大。你在计算中使用了哪些近似条件?
两种情况下水所获得的热量相等:
(1)
又 (2)
(3)
解出: (4)
代入数据,得 伏 (5)
近似条件:电炉的电阻不随温度改变;热量散失忽略不计(答两种情况下热量散失相等也给分)。(1)~(5)式各1分,两个近似条件各1分。
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