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6.右图所示为探究电流通过导体产生的热量与
电流
关系的实验装置,实验中用U形管内液面的高度差
来反映导体产生热量的多少。通电一段时间后,容器甲
(填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
答案：
6.电流 高度差 甲
7.图甲是某款“即热式”电热水龙头,图乙是它的工作原理电路。$R_{1}$、$R_{2}$为电热丝(不考虑温度对电热丝的影响),A、B、C、D是四个触点。旋转手柄带动开关接通对应电路,实现冷水、温水、热水之间切换,有关参数见下表。当开关置于B、C之间时,水龙头工作电路处于
| 额定电压 | 220 V |
|----------|-------|
| 额定功率 | 温水 | 1000 W |
| | 热水 | 2100 W |
温水
(填“热水”或“温水”)挡,此时电路中的电流约为4.5
A,电热丝$R_{2}$的阻值是44
Ω,热水挡正常工作50 s消耗电能1.05×10⁵
J。| 额定电压 | 220 V |
|----------|-------|
| 额定功率 | 温水 | 1000 W |
| | 热水 | 2100 W |
答案：
7.温水 4.5 44 1.05×10⁵
8.小明为宠物保温箱设计了一个电加热器,其内部电路如图所示。S为旋转型开关,通过旋转开关S,可实现从低温到中温、高温的转换。保温箱及加热器的部分参数如表所示,求：
（1）保温箱内空气温度从10 ℃升高到32 ℃需要吸收的热量。
（2）电加热器电路中$R_{2}$的阻值。
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热时间。
（1）保温箱内空气温度从10 ℃升高到32 ℃需要吸收的热量。
（2）电加热器电路中$R_{2}$的阻值。
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热时间。
答案：
8.解：
(1)保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量 Qₐₙₖ = cmΔt = 0.8×10³ J/(kg·℃)×1.5 kg×(32℃ - 10℃) = 2.64×10⁴ J。
(2)当旋转开关S接触点1、2时，R₁、R₂串联，电加热器为低温挡；当旋转开关S接触点2、3时，电路为R₂的简单电路，电加热器为中温挡；当旋转开关S接触点3、4时，R₂、R₃并联，电加热器为高温挡。根据$ P = \frac{U²}{R}$可知，电加热器电路中R₂的阻值$ R₂ = \frac{U²}{P_中} = \frac{(220 V)²}{110 W} = 440 Ω。$
(3)R₃的功率$ P₃ = \frac{U²}{R₃} = \frac{(220 V)²}{440 Ω} = 110 W,$高温挡的功率 P_高 = P₂ + P₃ = P_中 + P₃ = 110 W + 110 W = 220 W,根据$η = \frac{Qₐₙₖ}{W}×100％$得消耗的电能$ W = \frac{Qₐₙₖ}{η} = \frac{2.64×10⁴ J}{80％} = 3.3×10⁴ J,$根据$ P = \frac{W}{t}$得加热时间$ t = \frac{W}{P_高} = \frac{3.3×10⁴ J}{220 W} = 150 s。$
(1)保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量 Qₐₙₖ = cmΔt = 0.8×10³ J/(kg·℃)×1.5 kg×(32℃ - 10℃) = 2.64×10⁴ J。
(2)当旋转开关S接触点1、2时，R₁、R₂串联，电加热器为低温挡；当旋转开关S接触点2、3时，电路为R₂的简单电路，电加热器为中温挡；当旋转开关S接触点3、4时，R₂、R₃并联，电加热器为高温挡。根据$ P = \frac{U²}{R}$可知，电加热器电路中R₂的阻值$ R₂ = \frac{U²}{P_中} = \frac{(220 V)²}{110 W} = 440 Ω。$
(3)R₃的功率$ P₃ = \frac{U²}{R₃} = \frac{(220 V)²}{440 Ω} = 110 W,$高温挡的功率 P_高 = P₂ + P₃ = P_中 + P₃ = 110 W + 110 W = 220 W,根据$η = \frac{Qₐₙₖ}{W}×100％$得消耗的电能$ W = \frac{Qₐₙₖ}{η} = \frac{2.64×10⁴ J}{80％} = 3.3×10⁴ J,$根据$ P = \frac{W}{t}$得加热时间$ t = \frac{W}{P_高} = \frac{3.3×10⁴ J}{220 W} = 150 s。$
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