物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执，-优题课

物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执，班长认为不应关机，因为第二天重新开机给冷水加热既费时又会消耗更多的电能；物理科代表认为应该关机，理由是饮水机在放学后从17：00到第二天08：00共15h期间会间歇性加热，白白消耗电能，反复加热的水也不利于身体健康．
次日早晨，他俩先观察到如图所示的饮水机有加热和保温两个档位，铭牌数据如下表．然后启动饮水机，将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃，用时10min．他俩继续观察，发现保温28min后加热器会重新加热，2min后又回到保温状态．（饮水机始终在额定电压下工作）

水桶容量	20L
热水箱水量	1kg
额定电压	220V
加热功率	500W
保温功率	50W

（1）热水箱中30℃的冷水加热到90℃所吸收的热量是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）将热水箱中30℃的冷水加热到90℃消耗的电能是多少？
（3）通过计算比较谁的做法更节能．（假设放学时饮水机刚好处于保温状态，工作过程中间歇加热的规律不变）

科目物理题型计算题难度中等

知识点：电功与电能的计算热量的计算

如图甲所示的电路中，电源电压为 $5 V$ 且保持不变，电流表量程为 $0 ~ 0.6 A$ ，电压表量程为 $0 ~ 3 V$ ， $R_{1}$ 为滑动变阻器，由实验得到定值电阻 $R_{0}$ 的电流与电压关系的图像如图乙所示，定值电阻 $R_{2}$ 的阻值为20欧，在仪表安全工作的情况下：

（1） $R_{0}$ 的阻值是多少？

（2）当开关 $S_{1}$ 闭合， $S_{2}$ 和 $S_{3}$ 都断开，调节滑动变阻器 $R_{1}$ 使电压表示数为 $3 V$ 时，滑动变阻器 $R_{1}$ 接入电路的阻值是多少？

（3）当开关 $S_{1}$ 断开， $S_{2}$ 和 $S_{3}$ 都闭合时，调节滑动变阻器 $R_{1}$ 消耗的最大功率是多少？

（4）若更换电源且电源电压恒定，当 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 都断开， $S_{3}$ 闭合时，调节滑动变阻器 $R_{1}$ 使电流表示数为 $0.3 A$ ，保持滑动变阻器 $R_{1}$ 的阻值不变， $S_{1}$ 闭合， $S_{2}$ 和 $S_{3}$ 都断开时，电压表示数为 $0.5 V$ ，则 $R_{1}$ 的阻值是多少？电源电压是多少？

科学家乘科学考察船前往北冰洋进行科学研究，在船的甲板上安装了一台起重机用来吊装科学探测器材。某次起重机用钢丝绳吊着质量为 $50 kg$ 的探测仪，将它浸没在水中对北冰洋的水体进行研究。 $(ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g = 10 N / kg)$

（1）探测仪受到的重力是多少？

（2）先将探测仪放入水面下 $30 m$ 处，探测仪受到水的压强是多大？然后用钢丝绳施加 $300 N$ 的拉力在 $60 s$ 内将探测仪沿竖直方向向上匀速拉到水面下 $10 m$ 处，拉力的功率是多少？

（3）探测仪在使用过程中体积不变，此探测仪的体积是多少？

（4）实验完毕后，起重机将探测仪回收，起重机的起重臂可以简化成粗细均匀、自身重力不计的杠杆，如图所示是探测仪出水后（探测仪出水前后的质量不变）在空中处于静止状态的情景，在液压顶作用下，起重臂 $OA$ 与水平方向成 $60 °$ 夹角， $O$ 为支点， $OA$ 长 $5.4 m$ ，液压顶施加的力 $F$ 作用于 $B$ 点并与起重臂垂直， $OB$ 长 $1.5 m$ ，此时液压顶对起重臂的作用力 $F$ 是多大？

如图所示是一种自动测定油面高度的装置，电源电压 $U$ 为 $6 V$ ， $R_{1}$ 是最大电阻为 $30 Ω$ 的滑动变阻器，它的金属滑片 $P$ 连在杠杆一端， $R_{2}$ 是定值电阻，油量表是用量程为 $0 ~ 0.6 A$ 的电流表改装而成。 $(ABCD$ 四点表示四个接线柱，电磁继电器线圈电阻忽略不计）

（1）当油面上升时，电流表示数变大，则导线 $M$ 应与　　接线柱相连；当油量下降到预设位置时，警示灯亮，滑片 $P$ 刚好在 $B$ 处，则导线 $N$ 应与　　接线柱相连。

（2）当油箱加满油时，滑片 $P$ 刚好在 $A$ 处，电流表的示数达到最大值，求电阻 $R_{2}$ 的阻值。

（3）在滑片滑动的过程中，求滑动变阻器 $R_{1}$ 的最大功率。

小明准备用空矿泉水瓶做一个“救生衣”。已知小明的质量是 $50 kg$ ，身体平均密度约等于水的密度，为确保安全至少他的头部要露出水面，头部的体积约占身体总体积的 $1 / 10$ ．（不计空矿泉水瓶的质量和塑料的体积）

（1）求小明头部的体积。

（2）请你帮小明计算一下，制作“救生衣”至少需要多少个图示的空矿泉水瓶。

小刚做“测量蜡块密度”的实验。

（1）将天平放在水平桌面上，移动游码至标尺的　　处，若此时指针的位置如图甲所示，应将平衡螺母向　　移动，使天平平衡。

（2）将蜡块放在天平　　盘中，另一盘所加砝码和游码位置如图乙所示时，天平平衡，蜡块的质量为　　 $g$ 。

（3）将蜡块放入盛有 $50 mL$ 水的量筒中，用铁丝将其压入水中，读得量筒的示数为 $60.0 mL$ ，则该蜡块的体

积为　　 $c m^{3}$ 。

（4）计算得出蜡块的密度为　　 $kg / m^{3}$ 。