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初中三年级物理

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  • 计算题
    一家用电热水器的铭牌如下表所示：

    根据铭牌所提供的信息，解答下列问题：[c水=4.2×103J/(Kg ℃) ]
    （1）为安全起见，该电热水器使用的插座应选用如图中的哪一个？
    （2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻多大？
    （3）将该电热水器装满水加热，使水温由20℃升高到60℃，水需要吸收多少热量？
    （4）若电热水器正常工作时电热所产生热量的80％被水吸收，则第（3）问中的加热过程需多少时间？
    （5）现代家庭都用太阳能热水器来取代电热水器，请你谈谈使用太阳能热水器的好处。 （不得少于2点）

    本题信息：2006年0110模拟题物理计算题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “一家用电热水器的铭牌如下表所示：根据铭牌所提供的信息，解答下列问题：[c水=4.2×103J/(Kg ℃) ]（1）为安全起见，该电热水器使用的插座应选用如图中的哪一个...” 主要考查您对

热量的计算

电功率的计算公式的变形

焦耳定律的变形公式的应用

安全用电

太阳能

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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×△t．
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

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(m3）。
q=Q放/m(固体）；q=Q放/v(气体） 
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

单位：
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)．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


例题详解：
例1 将100g水从20℃加热至90℃，要供给多少热量?一根铁钉的质量约10g，从1000℃的红热状态冷却至25℃，会放出多少热量?[c水=4．2× 103J／(kg·℃)；c铁=0．46×103J／(kg·℃)]

解析：水吸收的热量Q吸=c水m1(t1-t01)=4．2 ×103J／(kg·℃)×0．1kg×(90℃一20℃)=2．94× 104J，铁钉放出的热量Q放=c铁m2(t02一t2)=0．46× 103J／(kg·℃)×0．01kg×(1000℃一25℃)=4．485 ×103J。

答案：见解析


水果热量：
1、苹果100克/52大卡
苹果是最多人会选的瘦身水果，因为它有丰富的果胶，可以帮助肠胃蠕动和排除体内毒素，最棒的是还可以降低热量吸收，再加上苹果的钾质很多，可以防止腿部水肿。当然啰，苹果的卡路里也不高，所以才有专吃苹果的苹果减肥餐产生。

2、香蕉100克/125大卡
很多水果减肥餐都少不了香蕉，因为香蕉含有丰富纤维质、维他命A、钾质和果胶等，所以可以有效地整肠，这样就能帮助排便。香蕉也有排除水分的效果，不但是最佳瘦身水果，也是吃了会让肌肤水当当的美颜圣品，不过香蕉的热量较高，吃多了，会有变胖的疑虑。

3、葡萄柚100克/28大卡
欧美人都爱吃葡萄柚等酸性水果来塑身，因为酸酸的水果可以促进肠道消化功能，葡萄柚含有丰富的维他命C，可以消除疲劳，还能让肌肤美美的呢!加上葡萄柚的热量和含糖量少，是最佳的明星减肥水果。

4、凤梨100克/32大卡
凤梨也是属于酸性水果，可以整肠和助消化，加上凤梨富含酵素能有益毒素分解，促进排水，所以也是想要瘦的人可以适量食用的水果，不过吃凤梨最好不要在餐前吃哦，因为它会伤胃，所以一定要先吃点东西垫垫胃才能食用，所以啰，虽然好吃，也不能吃过量。

5、奇异果100克/50大卡
奇异果甜美多汁，又含有丰富维生素C的特色，成为最受欢迎的美容和塑身水果。带点酸甜好滋味的奇异果，能防止便秘、帮助消化和美化肌肤，即使拿来当减肥餐，也会让人吃得津津有味，而它也一样是属于低热量高营养成分的优质水果。

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。

巧用电阻不变求实际功率：
      由用电器铭牌上的U额、P额，求出电阻。即由P= ，解出R=；由于电阻是不变的物理量，当求不同电压的实际功率时，可依据求得。
例1：如图所示，电源电压不变，灯L1标有“6V 3W”字样。当S、S1均闭合时，L1正常发光，的示数是____V。若闭合S、断开S1，的示数是0．3A，则L2的实际功率为__W。

解析：当S、S1均闭合时，L2被短路，此时L1正常发光，所以电压表示数等于6V。当闭合S，断开S1 时，灯L1、L2串联。灯L1电阻。灯L1两端电压，所以灯L2的实际功率。
答案：6  0．72


纯电阻电路：
纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路。　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。

事例：例如：电灯，电烙铁，熨斗，电炉等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。但是，发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能，只有很少转化为光能。所以，在中学电学计算中，白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因（节能灯几乎将电能全部转化为了光能）

焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。

电热器的“双挡”问题：
1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡” 和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大。所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。
2．“双挡”的控制开关
(1)短路式
      两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。

      当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡。
(2)单刀双掷式
    主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。

    当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。


安全用电原则：
    对于安全用电必须做到“四不”，即不接触低压带电体，不靠近高压带电体，不弄湿用电器，不损坏绝缘层。例如，在日常生活中，首先不要私拉乱接，私拉乱接是违反用电制度的，在安装电路上是不符合要求的，是容易出事故的；另外，在日常生活中换灯泡、擦灯泡的时候，应先将电源断开，不要用湿手、湿布擦灯泡，不要站在地上去擦，要站在木凳或桌子上去擦，防止万一开关失灵漏电造成触电事故，要特别注意安全。
了解几个电压值：
安全电压：不高于36V；家庭电路电压：220V；动力电压：380V。
家庭电路电压和动力电压都远远高于安全电压，所以禁止靠近或接触

欧姆定律与安全用电：
1．不管是人体触电，还是引发火灾，都是电路中的 电流过大造成的，因此从欧姆定律的角度考虑， 要注意以下两个方面：
(1)电压越高越危险。因为电压越高，电流越大。
(2)防止电阻过小，因为电阻越小，电流越大。如用湿手触摸开关和用电器、不该连接的地方错误连接造成短路时电阻过小。

2．加在人体上但不会对人体造成危害的电压，称为安全电压。低于36V的电压对人体是安全的，是安全电压。我国家庭电路的电压是220V，动力电路的电压为380V，高压输电线路的电压可以达到105V，都远远高于安全电压。

触电及触电事故的处理：
1．低压触电：通常所讲的“触电”是指一定大小的电流通过人体所引起的伤害事故。触电一般分为单线触电和双线触电，如下图所示。单线触电是人体直接触摸电源、火线或漏电的用电器等，使人体与大地形成回路。双线触电是人体的两部分(如两只手)分别接触到火线和零线，使人与电网形成回路。

 2．高压触电：最常见的是高压电弧触电和跨步电压触电。
(1)高压电弧触电：当人体靠近高压带电体到一定距离时，高压带电体和人体间发生放电现象，电流通过人体，造成高压电弧触电。
(2)跨步电压触电：高压输电线落在地上，地面上与电线断头距离不同的各点存在电压，当人走近断头时，两脚位于离断头远近不同的位置上，因而两脚之间有了电压，这时电流通过人体，造成跨步电压触电。
3．触电事故的处理具体做法：一是切断电源，或者用一根绝缘棒将电线挑开，尽快使触电者脱离电源。二是尽力抢救。三是发生电火灾务必在切断电源后，才能泼水救火。在整个救护过程中，必须随时注意自身保护，防止自己也触电。


 定义：
     太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等等。


太阳能的利用及其优、缺点：
利用太阳能的三种方式 太阳能转化为内能 太阳能热水器
太阳能转化为电能 太阳能电池
太阳能转化为化学能 植物进行光合作用
太阳能的优点 完全清洁、无污染，并且取之不尽，用之不竭
太阳能的缺点 太阳能太分散，收集和转换系统过于庞大，因而造价高；随气候、季节变化，不稳定，转换效率低
在利用太阳能的三种方式中，有的间接利用太阳能，有的直接利用。
间接利用太阳能：化石能源(光能→化学能)、生物质能(光能→化学能)
直接利用太阳能：集热器(有平板型集热器、聚光式集热器)(光能→内能)，太阳能电池(光能→电能)一般应用在人造卫星、宁宙飞船、打火机、手表等方面。

 能源之母——太阳能
      太阳主要由最轻的元素——氢构成，其表面的温度高达6000℃，中心的温度高达1500万～2000万摄氏度。数十亿年来，太阳一直不知疲倦地向太空辐射着巨量的光和热。在它内部不停地进行着核聚变反应氧不断地发生核聚变反应，生成氦，同时释放出巨大核能，发出光和热。令人称奇的是，太阳不断地向四面八方的宇宙空间辐射能量，到达地球上的光和热不过是辐射出总能量的22亿分之一，即便如此，地球每秒钟也能接收到173万亿下瓦的能量。这个数字相当于目前全世界能源总消费量的几万倍。现在，太阳光已经照耀我们的地球50亿年了，地球在这50亿年中积累的太阳能是我们所用大部分能量的源泉。地球上的能量除地热能、潮汐能和核能外，绝大多数都是直接或间接地来源于太阳，因此太阳能也被誉为人类的能源之母。


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