*精*

20．某家庭用一个标有“220V 1000W”的电热水器（如图）来烧水．该电热水器正常工作20min，可将质量为5kg温度为20℃的水加热到60℃，求这段时间内：c水=4.2×103J/（kg?℃） （1）水吸收的热量． （2）电热水器消耗的电能．

（3）电水壶烧水时，电热丝很热，为什么与电热水器连接的铜导线却不怎么热？

【考点】电功与热量的综合计算．

【分析】（1）知道水的质量和比热容以及温度的变化，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；

（2）电热水器正常工作时的功率和额定功率相等，根据W=Pt求出电热水器消耗的电能； （3）由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比．电热水器通电后和连接的铜导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电热水器的电阻比铜导线的电阻大，据焦耳定律分析． 【解答】解：（1）水吸收的热量： Q吸=cm（t﹣t0）

=4.2×103J∕（kg?℃）×5kg×（60℃﹣20℃） =8.4×105J；

（2）由P=可得，电热水器消耗的电能： W=Pt=1000W×60s×20=1.2×106J；

（3）电热水器通电后，电热水器电阻和铜导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同， 因Q=I2Rt，R电热水器＞R导线，

所以，电流产生的热量Q电热水器＞Q导线，

从而出现电热丝很热，与电热水器连接的铜导线却不怎么热的现象． 答：（1）水吸收的热量为8.4×105J； （2）电热水器消耗的电能为1.2×106J； （3）因为电炉丝的电阻大，产生的热量多．

*精*

【点评】本题考查了吸热公式和电功公式、焦耳定律的应用等，要注意用电器正常工作时的功率和额定功率相等．

21．图甲是某班科技小组设计的风力测定装置示意图，图乙是其电路图．电阻R′随风力变化关系如图丙所示．已知电源电压恒为9V，定值电阻R0=2Ω，电压表量程为0～3V．使用该装置测定风力，则

（1）电阻R′的阻值随风力的增大怎样变化？ （2）求无风时电压表的示数．

（3）如果保持电压表量程不变，且只能在电路中增加一个电阻R，使该装置能测量的最大风力增加到900N，计算电阻R的阻值，并说明其连接方式．

（4）计算改装后该装置电路总功率的变化范围．（计算结果保留一位小数） 【考点】欧姆定律的应用；滑动变阻器的使用；电路图设计；电功率的计算．

【分析】（1）由图甲可知，随风力的增大，挡风板向左移动，金属导体杆接入电路的长度变短，接入电路的阻值变小．

（2）由图乙知，电压表测电阻R0两端的电压，无风时风力F=0N，由图丙找出此时电阻R′的阻值，然后由串联电路的特点及欧姆定律求出电路电流，最后由U=IR求出电压表示数． （3）由欧姆定律求出电压表示数为3V时的电路电流，然后由欧姆定律求出电路总电阻，根据电路总电阻及串联电路特点判断接入的电阻接法并求出其阻值．

（4）由图丙求出电阻R′的最大阻值及最小阻值，由串联电路特点及电功率公式P=电路的最小电功率及最大电功率，然后确定电功率的范围．

【解答】解：（1）由图甲可知，随风力的增大，金属杆接入电路的长度变短，

求出

*精*

电阻变小，所以电阻R′随风力增大而减小． 答：电阻R′随风力增大而减小． （2）由图丙可知，无风时 R′=16Ω， 此时电路电流I=

=

=0.5A，

电压表示数U0=IR0=0.5A×2Ω=1V， 答：无风时电压表的示数是1V．

（3）当风力增加到900N时，由图丙可知R′=1Ω， 保持电压表量程不变，即U0=3V， 电压表示数是3V时，电路电流I′=

=

=1.5A，

此时电路总电阻R总===6Ω＞R0+R′，

应在电路中串联一个电阻R，R=R总﹣R0﹣R′=6Ω﹣2Ω﹣1Ω=3Ω， 答：应在电路中串联一个阻值为3Ω的电阻． （4）由图丙可知，R′的最大阻值为R最大′=16Ω， 电路最小电功率P最小=

=

≈3.9W，

由图丙可知，R′的最小阻值为R最小′=1Ω， 电路的最大功率P最大=

=

=13.5W