(6分)家用电器工作时往往达不到额定的电压和功率。某同学在家-优题课

(6分)家用电器工作时往往达不到额定的电压和功率。某同学在家中做了如下实验：他首先查看自己家的电能表，表上标有“3600r/ kW·h”字样；随后他关闭了家中其他用电器，只让一只标有“220V 1210W”的电水壶盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘3min转过180圈。假设电水壶的电阻保持不变，求：
（1）电水壶的电阻；
（2）电水壶工作时的实际电功率；
（3）该同学家的实际电压。

科目物理题型计算题难度中等

知识点：电能表参数的理解与电能的求法电功率的计算实际电压实际功率

容积为 $1 L$ 的某品牌电热水壶如图甲所示，其加热功率为 $1000 W$ ，保温时功率为 $121 W$ ，简化电路如图乙所示， $S$ 为加热和保温自动转换开关，在一个标准大气压下，该电热壶正常工作，将一壶初温为 $20^{°} C$ 的水烧开，此过程中电热壶的效率为 $70 %$ ． $[c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C)]$ 求：

（1）电阻 $R_{2}$ 的阻值；

（2）在此过程中，水吸收的热量；

（3）烧开一壶水，需要的加热时间。

用如图甲所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体，已知物体的高度为 $1 m$ ，底面积为 $0.12 m^{2}$ ，质量为 $200 kg$ ，物体始终以 $0.5 m / s$ 的速度匀速上升，物体浸没在水中匀速上升时，作用在绳端的拉力 $F$ 所做的功随时间的变化关系如图乙所示。（不计绳重、摩擦及水的阻力。 $ρ = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g = 10 N / kg)$ 求：

（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强；

（2）物体浸没在水中时受到的浮力；

（3）物体浸没在水中匀速上升时绳端受到的拉力；

（4）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率；

（5）物体出水后绳端拉力的功率。

某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器，如图所示，它主要由工作电路和控制电路两部分组成，工作电路可以在保温和加热两档之间切换，当磁控开关 $L$ 线圈中的电流等于或大于 $20 mA$ 时，磁控开关 $L$ 的簧片吸合（簧片与线圈电阻不计），当线圈中的电流小于 $20 mA$ 时簧片断开，光敏电阻 $R$ 随光照强度 $E$ （表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号 $cd)$ 变化的关系如下表所示，当开关 $S$ 闭合时：

光照强度 $E / cd$	1	2	3	4	5
光敏电阻 $R / Ω$	18	9	6	4.5	3

（1）若控制电路中 $R_{0} = 82 Ω$ ， $U_{2} = 2 V$ ，当光强 $E$ 达到多少时，磁控开关的簧片恰好吸合？

（2）当线圈中的电流等于 $20 mA$ 时，工作电路处于何种挡位？将质量为 $2 kg$ 的水由 $50^{°} C$ 加热至 $100^{°} C$ 需吸收多少热量？

（3）若工作电路在加热和保温两种状态时 $R_{1}$ 的功率之比为 $25 : 9$ ，求 $R_{1}$ 与 $R_{2}$ 的比值。

养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料（金属化合物）喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热。小明家买了一个养生壶（图甲），其铭牌如表所示。

型号	$HX - 201504$
额定电压	$220 V$
频率	$50 Hz$
额定功率	$1210 W$

（1）该养生壶正常工作时，面状电阻的阻值多少？

（2）若壶内装有 $2 L$ 温度为 $20^{°} C$ 的水，在一个标准大气压下，将水烧开，此过程中水吸收的热量是多少？ $[c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C)$ ， $1 L = 1 \times 10^{- 3} m^{3}]$

（3）小明关闭了家中的其他所有用电器，只用该壶在加热过程中家用电能表（图乙）的转盘 $5 \min$ 内转了300转，此过程中养生壶消耗的电能和实际电功率各是多少？

钓鱼岛自古以来就是中国固有领土，早在1373年我国渔民就已经发现了钓鱼岛，如图所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船正在钓鱼岛附近巡航。

（海水密度取 $1.02 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g$ 取 $10 N / kg$ ）

（1）若该船的声呐探头距海面深度为 $10 m$ ，则该声呐探头受到海水的压强是多少？

（2）该船满载时排开海水体积为 $3000 m^{3}$ ，此时船受到的浮力和重力各是多少？

（3）该公务船以 $36 km / h$ 的速度匀速航行 $5 h$ ，若航行时受到阻力为船重的0.05倍，则这一过程中动力所做的功是多少？