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九年级物理填空题一般
题目
如图甲为小明设计的可调温即热饮水机的部分结构示意图.该饮水机由供水箱、煮水箱和冷水箱三部分组成,调电热丝R1R_{1}的阻值可设定所需水温.取水时,闭合开关SS并设定好水温,阀门KK打开,供水箱将50mL50mL水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中(如下表).7s7s后,电热丝R1R_{1}R2R_{2}将煮水箱中的水加热至100C100^{\circ}\mathrm{C},此时,K1K_{1}K2K_{2}同时打开,即可从出水口获得相应温度的水.已知供水箱中水的温度恒为25C25^{\circ}\mathrm{C},电源电压为220V220V,电热丝R2R_{2}的阻值为19.8Ω19.8\Omega.
设定水温/C/^{\circ}\mathrm{C}4040555570708585100100
煮水箱中水的体积/mL/mL10102020303040405050
冷水箱中水的体积/mL/mL404030302020101000
(1)(1)即热饮水机是利用电流的______效应的原理使水温升高的.
(2)(2)若加热过程中的能量转化效率为90%90\%,设定取水温度为40C40^{\circ}\mathrm{C},则需调节电热丝R1R_{1}的阻值为多少Ω?[c=4.2×103J/(kgC)\Omega ?[c_{水}=4.2\times 10^{3}J/\left(kg\cdot ^{\circ}\mathrm{C}\right),ρ=1.0×103kg/m3]\rho _{水}=1.0\times 10^{3}kg/m^{3}]
(3)(3)为了方便取水,小明在电热丝R1R_{1}的不同位置上标定了不同的温度,结果如图乙所示.若小明调整取水量为25mL25mL,即供水箱仅将25mL25mL水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中.请计算当设定的取水温度为85C85^{\circ}\mathrm{C}时,煮水箱中应注入多少mLmL的水?并在图乙中重新标定水温为85C85^{\circ}\mathrm{C}的大致位置.
知识点:压强、电功率章节:第6章 压力与压强 / 6.2 压强

答案与解析

答案

(1)即热饮水机是根据电流的热效应工作的;
(2)ρ=1.0×103kg/m3=1g/cm3(2)\rho _{水}=1.0\times 10^{3}kg/m^{3}=1g/cm^{3}
设定取水温度为40C40^{\circ}\mathrm{C},煮水箱中水的质量为:m1=ρV1=1g/cm3×10cm3=10g=0.01kgm_{1}=\rho _{水}V_{1}=1g/cm^{3}\times 10cm^{3}=10g=0.01kg
水吸收的热量为:Q=cm1Δt=4.2×103J/(kgC)×0.01kg×(100C25C)=3150JQ_{吸}=c_{水}m_{1}\Delta t=4.2\times 10^{3}J/\left(kg\cdot ^{\circ}\mathrm{C}\right)\times 0.01kg\times \left(100^{\circ}\mathrm{C}-25^{\circ}\mathrm{C}\right)=3150J
消耗的电能为:W1=Qη=3150J90%=3500JW_{1}=\frac{{Q}_{吸}}{η}=\frac{3150J}{90\%}=3500J
W=U2RtW=\frac{{U}^{2}}{R}t可知,此时电路中的总电阻为:R1=U2tW1=(220V)2×7s3500J=96.8ΩR_{总1}=\frac{{U}^{2}t}{{W}_{1}}=\frac{(220V)^{2}×7s}{3500J}=96.8\Omega
此时需调节电热丝R1R_{1}的阻值为:R1=R1R2=96.8Ω19.8Ω=77ΩR_{1}=R_{总1}-R_{2}=96.8\Omega -19.8\Omega =77\Omega
(3)(3)煮水箱中水的温度为100C100^{\circ}\mathrm{C},冷水箱中水的温度为25C25^{\circ}\mathrm{C},由热平衡方程Q=QQ_{放}=Q_{吸}可知cm(100Ct)=cm(t25C)c_{水}m_{热}(100^{\circ}\mathrm{C}-t)=c_{水}m_{冷}(t-25^{\circ}\mathrm{C}),取水温度一定时,mm_{热}mm_{冷}的比值一定,由ρ=mVρ=\frac{m}{V}可知热水与冷水的体积之比也一定;根据表中数据可知取水温度为85C85^{\circ}\mathrm{C}时热水与冷水的体积之比VV_{热}V=40mL:10mL=4:1V_{冷}=40mL:10mL=4:1,则煮水箱中水的体积为取水量的45\frac{4}{5},取水量为25mL25mL,温度为85C85^{\circ}\mathrm{C}时,煮水箱中水的体积为:V2=45×25mL=20mLV_{2}=\frac{4}{5}\times 25mL=20mL
由表格中数据可知,原设定取水温度为55C55^{\circ}\mathrm{C},煮水箱中水的体积为20mL20mL,故供水箱仅将2525毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中取水温度为85C85^{\circ}\mathrm{C}的大致位置应标记在55C55^{\circ}\mathrm{C},如图所示:
故答案为:(1)热;
(2)(2)需调节电热丝R1R_{1}的阻值为77Ω77\Omega
(3)(3)煮水箱中应注入20mL20mL的水,见解答图。

解析

(1)即热饮水机是根据电流的热效应工作的;
(2)ρ=1.0×103kg/m3=1g/cm3(2)\rho _{水}=1.0\times 10^{3}kg/m^{3}=1g/cm^{3}
设定取水温度为40C40^{\circ}\mathrm{C},煮水箱中水的质量为:m1=ρV1=1g/cm3×10cm3=10g=0.01kgm_{1}=\rho _{水}V_{1}=1g/cm^{3}\times 10cm^{3}=10g=0.01kg
水吸收的热量为:Q=cm1Δt=4.2×103J/(kgC)×0.01kg×(100C25C)=3150JQ_{吸}=c_{水}m_{1}\Delta t=4.2\times 10^{3}J/\left(kg\cdot ^{\circ}\mathrm{C}\right)\times 0.01kg\times \left(100^{\circ}\mathrm{C}-25^{\circ}\mathrm{C}\right)=3150J
消耗的电能为:W1=Qη=3150J90%=3500JW_{1}=\frac{{Q}_{吸}}{η}=\frac{3150J}{90\%}=3500J
W=U2RtW=\frac{{U}^{2}}{R}t可知,此时电路中的总电阻为:R1=U2tW1=(220V)2×7s3500J=96.8ΩR_{总1}=\frac{{U}^{2}t}{{W}_{1}}=\frac{(220V)^{2}×7s}{3500J}=96.8\Omega
此时需调节电热丝R1R_{1}的阻值为:R1=R1R2=96.8Ω19.8Ω=77ΩR_{1}=R_{总1}-R_{2}=96.8\Omega -19.8\Omega =77\Omega
(3)(3)煮水箱中水的温度为100C100^{\circ}\mathrm{C},冷水箱中水的温度为25C25^{\circ}\mathrm{C},由热平衡方程Q=QQ_{放}=Q_{吸}可知cm(100Ct)=cm(t25C)c_{水}m_{热}(100^{\circ}\mathrm{C}-t)=c_{水}m_{冷}(t-25^{\circ}\mathrm{C}),取水温度一定时,mm_{热}mm_{冷}的比值一定,由ρ=mVρ=\frac{m}{V}可知热水与冷水的体积之比也一定;根据表中数据可知取水温度为85C85^{\circ}\mathrm{C}时热水与冷水的体积之比VV_{热}V=40mL:10mL=4:1V_{冷}=40mL:10mL=4:1,则煮水箱中水的体积为取水量的45\frac{4}{5},取水量为25mL25mL,温度为85C85^{\circ}\mathrm{C}时,煮水箱中水的体积为:V2=45×25mL=20mLV_{2}=\frac{4}{5}\times 25mL=20mL
由表格中数据可知,原设定取水温度为55C55^{\circ}\mathrm{C},煮水箱中水的体积为20mL20mL,故供水箱仅将2525毫升水按不同比例分别注入煮水箱和冷水箱中取水温度为85C85^{\circ}\mathrm{C}的大致位置应标记在55C55^{\circ}\mathrm{C},如图所示:
故答案为:(1)热;
(2)(2)需调节电热丝R1R_{1}的阻值为77Ω77\Omega
(3)(3)煮水箱中应注入20mL20mL的水,见解答图。

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