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17.[2024甘肃武威模拟]中医药是中华文化的瑰宝,在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲为小明同学家的小型电中药锅,其电路简图如图乙所示,通过开关S₁和S₂的不同接法组合,可以实现三挡加热功能,其中定值电阻R₁、R₂都是发热电阻,其部分参数如下表所示。[已知c药液 = 4.2×10³J/(kg·℃)]求:


(1)将锅中的1kg药液从25℃加热到35℃,药液吸收的热量;
(2)当S₁闭合、S₂接2时,加热100s,产生的热量为多少;
(3)求R₂的阻值。
(1)将锅中的1kg药液从25℃加热到35℃,药液吸收的热量;
(2)当S₁闭合、S₂接2时,加热100s,产生的热量为多少;
(3)求R₂的阻值。
答案:
(1)4.2×10⁴J
(2)4.4×10⁴J
(3)110Ω
解析:
(1)药液吸收的热量Qₐ = cₚₒₜₐₜₒ药液mΔT = 4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(35℃ - 25℃) = 4.2×10⁴J。
(2)由图乙可知,当S₁闭合、S₂接1时,R₁、R₂并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由P = $\frac{U^{2}}{R}$可知,电路中的总功率最大,电中药锅处于高温挡;当S₁断开、S₂接2时,R₁、R₂串联,电路中的总电阻最大,总功率最小,电中药锅处于低温挡;当S₁闭合、S₂接2时,电路中只有R₁工作,电中药锅处于中温挡。由表格数据可知,电中药锅中温挡的功率Pₘ = 440W,加热100s,产生的热量Q = W = Pₘt = 440W×100s = 4.4×10⁴J。
(3)并联电路中的总功率等于各用电器的电功率之和,则R₂的电功率P₂ = Pₕ - Pₘ = 880W - 440W = 440W,由P = $\frac{U^{2}}{R}$可知,R₂的阻值R₂ = $\frac{U^{2}}{P_{2}}$ = $\frac{(220V)^{2}}{440W}$ = 110Ω。
(1)4.2×10⁴J
(2)4.4×10⁴J
(3)110Ω
解析:
(1)药液吸收的热量Qₐ = cₚₒₜₐₜₒ药液mΔT = 4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(35℃ - 25℃) = 4.2×10⁴J。
(2)由图乙可知,当S₁闭合、S₂接1时,R₁、R₂并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由P = $\frac{U^{2}}{R}$可知,电路中的总功率最大,电中药锅处于高温挡;当S₁断开、S₂接2时,R₁、R₂串联,电路中的总电阻最大,总功率最小,电中药锅处于低温挡;当S₁闭合、S₂接2时,电路中只有R₁工作,电中药锅处于中温挡。由表格数据可知,电中药锅中温挡的功率Pₘ = 440W,加热100s,产生的热量Q = W = Pₘt = 440W×100s = 4.4×10⁴J。
(3)并联电路中的总功率等于各用电器的电功率之和,则R₂的电功率P₂ = Pₕ - Pₘ = 880W - 440W = 440W,由P = $\frac{U^{2}}{R}$可知,R₂的阻值R₂ = $\frac{U^{2}}{P_{2}}$ = $\frac{(220V)^{2}}{440W}$ = 110Ω。
18.[2024北京石景山一模]小茗想探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”。实验桌上有两个完全相同的烧瓶甲、乙,烧瓶内装有质量相等、初温为T₀的煤油、完全相同的温度计,两烧瓶内还分别装有阻值为R₁ = 5Ω和R₂ = 10Ω的电阻丝,还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个,电流表和秒表各一块,导线若干。他连接了如图所示的电路进行实验。主要步骤如下:
①将滑动变阻器、电流表和烧瓶甲等按如图所示连接进行实验。
②闭合开关,同时按下秒表开始计时,记录电流表的示数I₁。通电4min,停止计时,读出温度计示数T₁,记录数据,断开开关。
③用烧瓶乙替换电路中的烧瓶甲,闭合开关,同时按下秒表开始计时,记录电流表示数I₂。通电4min,停止计时,读出温度计示数T₂,记录数据,断开开关。
请根据以上叙述回答下列问题:
(1)实验中,可通过温度计示数的变化来反映电流通过导体产生的热量,以下选项中同样应用到此方法的是 ( )
A.用磁感线方便形象地描述磁场的分布
B.在实验基础上,分析事实,进一步概括、推理得出牛顿第一定律
C.探究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关时,需要控制接触面粗糙程度相同
D.探究动能的大小与哪些因素有关的实验中,用木块被小球撞击后移动的距离来反映小球动能的大小
(2)小茗实验过程中存在的主要问题是____。
(3)请你针对小茗实验过程中存在的问题,写出改进措施:____________________________
①将滑动变阻器、电流表和烧瓶甲等按如图所示连接进行实验。
②闭合开关,同时按下秒表开始计时,记录电流表的示数I₁。通电4min,停止计时,读出温度计示数T₁,记录数据,断开开关。
③用烧瓶乙替换电路中的烧瓶甲,闭合开关,同时按下秒表开始计时,记录电流表示数I₂。通电4min,停止计时,读出温度计示数T₂,记录数据,断开开关。
请根据以上叙述回答下列问题:
(1)实验中,可通过温度计示数的变化来反映电流通过导体产生的热量,以下选项中同样应用到此方法的是 ( )
A.用磁感线方便形象地描述磁场的分布
B.在实验基础上,分析事实,进一步概括、推理得出牛顿第一定律
C.探究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关时,需要控制接触面粗糙程度相同
D.探究动能的大小与哪些因素有关的实验中,用木块被小球撞击后移动的距离来反映小球动能的大小
(2)小茗实验过程中存在的主要问题是____。
(3)请你针对小茗实验过程中存在的问题,写出改进措施:____________________________
答案:
(1)D
(2)没有控制电阻大小相等
(3)步骤③中,依然将烧瓶甲接入电路,待其冷却到初温T₀,调节滑动变阻器的滑片使其接入电路的阻值改变,闭合开关,同时按下秒表开始计时,记录电流表示数I₂,通电时间为4min时,停止计时,读出此时温度计示数T₂,记录数据,断开开关
(1)D
(2)没有控制电阻大小相等
(3)步骤③中,依然将烧瓶甲接入电路,待其冷却到初温T₀,调节滑动变阻器的滑片使其接入电路的阻值改变,闭合开关,同时按下秒表开始计时,记录电流表示数I₂,通电时间为4min时,停止计时,读出此时温度计示数T₂,记录数据,断开开关
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