题目
电热沐浴器的额定电压为220V,水箱里装有50㎏的水,正常通电50min,观察到沐浴器上温度示数由20℃上升到46.4℃.求: (1)在加热过程中,水吸收的热量是多少?【C水=4.2×103J/(Kg·℃)】 (2)若沐浴器内的发热电阻产生的热量由84%被水吸收,那么发热电阻的阻值多大?工作电路的电流多大? (3)请你说出热损失的一个原因,并提出减小热损失的相关建议. |
题型:计算题难度:中档来源:广西自治区中考真题
所属题型:计算题
试题难度系数:中档
答案
解:(1)水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0) =4.2×103J/(Kg·℃)×50kg×(46.4℃-20℃)=5.544×J; (2)由题意得:84%W= Q吸 W= ==6.6×J 电热器的功率:P===2200W 发热电阻阻值:R===22Ω 工作电流:I===10A; (3)热损失原因:水箱吸收热量或水箱和水都对外辐射热造成热损失; 改进意见:用比热容较小的材料制作水箱或用隔热材料将水箱包裹起来。 |
考点梳理
初中二年级物理试题“电热沐浴器的额定电压为220V,水箱里装有50㎏的水,正常通电50min”旨在考查同学们对
热量的计算、
欧姆定律及其应用、
电功率的计算公式的变形、
物理常识、
……等知识点的掌握情况,关于物理的核心考点解析如下:
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- 热量的计算
- 欧姆定律及其应用
- 电功率的计算公式的变形
- 物理常识
考点名称:热量的计算
热量的概念:
热量是指由于温度差别而转移的能量;也是指1公克的水在1大气压下温度上升1度c所产生的能量 ; 在温度不同的物体之间,热量总是由高温物体向低温物体传递;即使在等温过程中,物体之间的温度也不断出现微小差别,通过热量传递不断达到新的平衡。由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量;而该转化过程称为热交换或热传递;热量的公制为焦耳。
热量的计算公式:
①经某一过程温度变化为△t,它吸收(或放出)的热量。Q表示热量(J),
Q=c·m·Δt.
Q吸=c·m·(t-t0)
Q放=c·m·(t0-t)
(t0是初温;t是末温)
其中C是与这个过程相关的比热(容).
热量的单位与功、能量的单位相同。在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦,缩写为J)(为纪念科学家焦耳而立)。历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡,缩写为cal),只作为能量的辅助单位,1卡=4.184焦。
注意:1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦
某一区域在某一时段内吸收的热量与释放、储存的热量所维持的均衡关系。
△T=(t1-t0)
②固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q放=mq 气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q=Vq Q表示热量(J),q表示热值( J/kg ),m表示固体燃料的质量(kg),V表示气体燃料的体积(m^3)。
q=Q放/m(固体);q=Q放/v(气体)
W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W:总功)(热值与压强有关)
热量的单位:
Q———某种燃料完全燃烧后放出的热量———焦耳 J
m———表示某种燃料的质量———千克 kg
q———表示某种燃料的热值———焦耳每千克 J/kg
考点名称:欧姆定律及其应用
欧姆定律
欧姆定律是电学中的基本定律和核心内容,是贯穿整个电学的主线。在同一电路中,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比,这就是欧姆定律,基本公式是I=U/R,U表示导体两端的电压,单位是V;R表示导体的电阻,单位是Ω;I表示通过导体的电流,单位是A。
欧姆定律学习的重难点
1、要理解欧姆定律的内容
(1)欧姆定律中的关于成正比、成反比的结论是有条件的。如果说导体中的电流与导体两端的电压成正比,条件就是对于同一个电阻,也就是说在电阻不变的情况下;如果说导体中的电流与导体的电阻成反比,条件就是导体两端的电压不变。
(2)注意顺序,不能反过来说,电阻一定时,电压跟电流成正比。这里存在一个逻辑关系,电压是原因,电流是结果。是因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中通了电流才有了电压,因果关系不能颠倒。同样也不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。我们知道,电阻是导体本身的一种性质,即使导体中不通电流,它的电阻也不会改变,更不会因为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变。
2、要知道欧姆定律的公式和单位 欧姆定律的表达式I=U/R,可变形为U=IR和R=U/I,但这三个式子是有区别的。
(1)I=U/R,是欧姆定律的表达式,它反映了通过导体的电流的大小跟导体两端所加的电压这个外部原因和导体本身的电阻这个内部原因之间的因果关系。
(2)U=IR,当电流一定时,导体两端的电压跟它的电阻成正比。不能说成导体的电阻一定时导体两端的电压与通过的电流成正比,因为电压是形成电流的原因。电压的大小由电源决定,跟I、R无关,此式在计算比值时成立,不存在任何物理意义。
(3)R=U/I,此公式也是一个量变式,不存在任何物理意义。不能误认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。公式中的I、U、R都要用国际单位,即电流的单位为安培,符号A;电压的单位为伏特,符号V;电阻的单位为欧姆,符号Ω。
3.要明白定律的适用范围
(1)定律只适用于金属导电和液体导电,对于气体、半导体导电一般不适用。
(2)定律只适用于纯电阻电路。如:电路中只接有电阻器、电热器、白炽灯等用电器的电路。对于非纯电阻电路,如:电动机电路、日光灯电路等,则不能直接应用。
4.要理解欧姆定律的注意事项
(1)物理量的同一性。叙述欧姆定律时,在两个 “跟”字后面都强调了“这段导体”四个字,它是指对电路中同一导体或同一电路而言。所以在运用欧姆定律I=U/R等进行计算时,必须注意同一性,即I、R、U必须是 同一导体或同一段电路中的物理量。在表示I、U、R 时,注意脚标的一一对应。
(2)物理量的同时性。由于电路的连接方式发生改变,开关的断开或闭合,或滑动变阻器滑片的左右移动都可能使电路中总电阻发生变化,从而可能引起电路中电流和各部分电阻两端的电压发生变化。因此,必须注意在同一时刻、同一过程中的电压、电阻与电流的相互对应,不可将前后过程的I、R、U随意混用。
欧姆定律知识框架:
欧姆定律解题技巧
根据串、并联电路的特点和欧姆定律的公式可进行有关计算。
解题的方法是:
(1)根据题意画出电路图,看清电路的组成(串联还是并联);
(2)明确题目给出的已知条件与未知条件,并在电路图上标明;
(3)针对电路特点依据欧姆定律进行分析;
(4)列式解答。
考点名称:电功率的计算公式的变形
解读电功率的计算公式:
电功率的四个表达式:(1)定义式:P=W/t。(2)反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I2R。(4)式P=U2/R。
电功率是反映电能消耗快慢的物理量,定义为1秒钟内消耗电能的多少,因此,用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间,就得到定义式P=W/t。
经实验研究证明,电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积,即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其它形式的能量的,电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能,当然也就不会有电能转化为其它形式的能量。所以,P=UI广泛应用于电功率的计算。
与欧姆定律结合得到的(3)式P=I2R、(4)式P=U2/R适用于纯电阻电路。因为,欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系,是在纯电阻电路中得出的,所以,它只适用于纯电阻电路。如:白炽灯、电阻、电热器等,不适用于含电动机的电路和输变电电路的计算。由于串联电路中电流处处相等,所以在串联电路中,使用(3)式P=I2R分析和计算方便。在并联电路中,各支路两端电压相等,所以用(4)式P=U2/R分析和计算方便。通过对近几年的中考命题分析,除了含电动机电路的电功率计算外,其它全是纯电阻电路。在纯电阻电路中,四个计算公式通用,可根据具体情况选择方便的公式进行运用。
电功率计算公式变形如下:
I=U/R
U=IR
R=U/I
P=W/T
P=UI
P=U^/R
P=I^R
Q=UIt 物理量 物理公式
电流 定义式I=Q/t 欧姆定律I=U/R 串联电路I=I1=I2 并联电路I=I1+I2
电压 串联电路U=U1+U2 并联电路U=U1=U2
电阻 串联R总=R1+R2 并联R总=R1R2/(R1+R2)
电功率 定义式P=W/t 普适公式P=UI
电功 定义式W=UIt 已知电功率W=Pt 已知电量W=UQ
导体热量 焦耳定律Q=I2Rt
面积 正方形S=a2 长方形S=ab 圆S=π(D/2)2
体积 柱体V=Sh 排液法V固=V2-V1 正方体V=a3 浸没时V排=V物
速度 定义式v=s/t 平均速度v=s总/t总
密度 定义式ρ=m/V
重力 G=mg
浮力 公式法F浮=ρ液gV排 称重法F浮=G-F' 漂浮和悬浮F浮=G 阿基米德原理F浮=G排
产生原因F浮=F向上-F向下 沉底时F浮=G-N
压强 定义式p=F/S 液体内部p=ρgh
功率(机械) 定义式P=W/t 汽车功率P=Fv
功(机械) 定义式W=Fs 总功W总=W有用+W额
杠杆平衡条件 F1l1=F2l2
力 同方向F合=F1+F2 反方向F合=F1-F2 水平桌面上受到物体的压力F=G总 液体、气体的压力F=pS
机械效率 定义式η=W有用/W总 提升重物η=Gh/Fs 水平移动重物η=fs物/Fs
热量 燃料燃烧Q=qm 物体吸放热Q=cmΔt
机械能 机械能=动能+势能
Q=U^/Rt
Q=I^Rt
考点名称:物理常识
物理学常用术语:
空气动力学(Aerodynamics):研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物 理化学变化等。按照相对运动的速度级别,可粗略的分为低速空气动力学和高速空气动力学。F1赛车属于前者,研究课题主要是下压力、空气阻力和扰流。
空气阻力(Aerodynamic drag):是指物体在同气体作相对运动时,所受到的阻碍力,这是由物体的形状决定的,两个常用的衡量指标是风阻系数和横截面积。
轮胎脱层(Blistering):专指轮胎由于过热导致橡胶从胎体上脱落。在高温下使用过软的轮胎,或者胎压设置 过高,亦或者赛车调校失误都可能导致这种现象。
离心力(Centrifugal force):也叫G力,用于描述重力加速度。当赛车在弯道上时,车手和赛车都将承受离心力,另外,赛车在起步和制动的时候,也将承受类似的力。
下压力(Down force):将F1赛车压在路上的力。它通过车身底部制造的低压区,以及前后翼的来获得,已保证赛车足够的抓地力。特别是在低速弯道上,以获得更高的弯道速度。一般来说,赛车在高速赛道上应采用低下压力调教,而低速多弯的赛道正好相反。
抓地力(Grip Force):抓地力,抓的力用于描述赛车粘附地面的程度,以及对弯道速度的影响。高抓地力意味着高弯道速度,影响抓地力的主要因素有空气动力学、由车身创造的下压力以及轮胎。缺乏抓地力,车身将发生滑动或者打转。
尾流(Slipstream):尾流,F1赛车在行进时赛车后方产生的低压区,进入尾流区有利于提高赛车的行进速度,F1车手经常利用这一原来来超车。
转向不足(Understeering):转向不足,是指车手在过弯时,赛车的转向角度小于车手期望的转向角度,赛车表现为车头指向弯外,车手要通过弯道,必须增加转向角度。
轮胎颗粒化(Graining):轮胎颗粒化,由于过度使用,轮胎以橡胶气泡的形式呈现出腐蚀的信号便是所谓的轮胎粒化。轮胎出现粒化后抓地力将下降。
转向过度(Oversteering):转向过度当赛车发生转向过度时,车尾向弯外甩出,赛车有失控的危险。为了通过弯道,车手必须减少转向角度。当出现极端的转向过度时,甚至需要反打方向盘。
车身底盘 (Chassis):赛车的基本架构包括悬吊系统、钢圈轮胎及其他各类车材的组合。一辆高科技F1赛车的车身底盘是由碳纤维板和其他材料合制成的,底盘非常的轻巧而且强力大耐用。
物理学史常识:
1、胡克:英国物理学家;发现了胡克定律(F弹=kx)
2、伽利略:意大利的著名物理学家;伽利略时代的仪器、设备十分简陋,技术也比较落后,但伽利略巧妙地运用科学的推理,给出了匀变速运动的定义,导出S正比于t2并给以实验检验;推断并检验得出,无论物体轻重如何,其自由下落的快慢是相同的;通过斜面实验,推断出物体如不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。后由牛顿归纳成惯性定律。伽利略的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一。
3、牛顿:英国物理学家;动力学的奠基人,他总结和发展了前人的发现,得出牛顿定律及万有引力定律,奠定了以牛顿定律为基础的经典力学。
4、开普勒:丹麦天文学家;发现了行星运动规律的开普勒三定律,奠定了万有引力定律的基础。
5、卡文迪许:英国物理学家;巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量。
6、布朗:英国植物学家;在用显微镜观察悬浮在水中的花粉时,发现了“布朗运动”。
7、焦耳:英国物理学家;测定了热功当量J=4.2焦/卡,为能的转化守恒定律的建立提供了坚实的基础。研究电流通过导体时的发热,得到了焦耳定律。
8、开尔文:英国科学家;创立了把-273℃作为零度的热力学温标。
9、库仑:法国科学家;巧妙的利用“库仑扭秤”研究电荷之间的作用,发现了“库仑定律”。
10、密立根:美国科学家;利用带电油滴在竖直电场中的平衡,得到了基本电荷e。
11、欧姆:德国物理学家;在实验研究的基础上,欧姆把电流与水流等比较,从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念,并确定了它们的关系。
12、奥斯特:丹麦科学家;通过试验发现了电流能产生磁场。
13、安培:法国科学家;提出了著名的分子电流假说。
14、汤姆生:英国科学家;研究阴极射线,发现电子,测得了电子的比荷e/m;汤姆生还提出了“枣糕模型”,在当时能解释一些实验现象。
15、劳伦斯:美国科学家;发明了“回旋加速器”,使人类在获得高能粒子方面迈进了一步。
16、法拉第:英国科学家;发现了电磁感应,亲手制成了世界上第一台发电机,提出了电磁场及磁感线、电场线的概念。
17、楞次:德国科学家;概括试验结果,发表了确定感应电流方向的楞次定律。
18、麦克斯韦:英国科学家;总结前人研究电磁感应现象的基础上,建立了完整的电磁场理论。
19、赫兹:德国科学家;在麦克斯韦预言电磁波存在后二十多年,第一次用实验证实了电磁波的存在,测得电磁波传播速度等于光速,证实了光是一种电磁波。
20、惠更斯:荷兰科学家;在对光的研究中,提出了光的波动说。发明了摆钟。
21、托马斯·杨:英国物理学家;首先巧妙而简单的解决了相干光源问题,成功地观察到光的干涉现象。(双孔或双缝干涉)
22、伦琴:德国物理学家;继英国物理学家赫谢耳发现红外线,德国物理学家里特发现紫外线后,发现了当高速电子打在管壁上,管壁能发射出X射线—伦琴射线。
23、普朗克:德国物理学家;提出量子概念—电磁辐射(含光辐射)的能量是不连续的,E与频率υ成正比。其在热力学方面也有巨大贡献。
24、爱因斯坦:德籍犹太人,后加入美国籍,20世纪最伟大的科学家,他提出了“光子”理论及光电效应方程,建立了狭义相对论及广义相对论。提出了“质能方程”。
25、德布罗意:法国物理学家;提出一切微观粒子都有波粒二象性;提出物质波概念,任何一种运动的物体都有一种波与之对应。
26、卢瑟福:英国物理学家;通过α粒子的散射现象,提出原子的核式结构;首先实现了人工核反应,发现了质子。
27、玻尔:丹麦物理学家;把普朗克的量子理论应用到原子系统上,提出原子的玻尔理论。
28、查德威克:英国物理学家;从原子核的人工转变实验研究中,发现了中子。
29、威尔逊:英国物理学家;发明了威尔逊云室以观察α、β、γ射线的径迹。
30、贝克勒尔:法国物理学家;首次发现了铀的天然放射现象,开始认识原子核结构是复杂的。
31、玛丽·居里夫妇:法国(波兰)物理学家,是原子物理的先驱者,“镭”的发现者。
32、约里奥·居里夫妇:法国物理学家;老居里夫妇的女儿女婿;首先发现了用人工核转变的方法获得放射性同位素