太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，是最有开发前景的新能源之-优题课

太阳能具有清洁无污染、可再生等优点，是最有开发前景的新能源之一。小明家新安装了一台容积为500kg的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到40℃．则：
（1）在这4 h内水吸收了多少热量?
（2）若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少焦炭?
[水的比热容C_水=4.2×10³J／(kg·℃)、焦炭的热值q=3.0×10⁷J／kg]

科目物理题型计算题难度较易

知识点：探究比热容的实验

如图甲是某茶具上煮茶器的电路原理图， $R_{1}$ 是加热电阻， $R_{2}$ 是保温时的分压电阻， $S$ 为电源开关， $S_{1}$ 为自动温控开关。 $S$ 、 $S_{1}$ 都闭合时，煮茶器处于加热状态；当水沸腾后， $S_{1}$ 会自动断开，转为保温状态。煮茶器工作过程中的 $P - t$ 图像如图乙所示，不计电阻值随温度的变化。求：

（1）电阻 $R_{1}$ 的阻值。

（2）当煮茶器处于保温状态时， $R_{1}$ 的电功率。

（3）当煮茶器处于保温状态时，电阻 $R_{2}$ 在 $100 s$ 内消耗的电能。

如图，一辆货车匀速从山底 $A$ 开到山顶 $B$ 。货车重为 $5.0 \times 10^{4} N$ ，发动机的功率 $50 kW$ 保持不变，山坡 $AB$ 长 $2000 m$ ，高 $h$ 为 $300 m$ ，牵引力保持 $2.5 \times 10^{4} N$ 不变，不计空气阻力。求：

（1）汽车从山底开到山顶所做的有用功。

（2）山坡的机械效率。

（3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力。

如图所示的电路，其中 $R_{1}$ 的阻值为 $15 Ω$ ，电源电压保持 $6 V$ 不变，电流表的量程为 $0 ～ 0.6 A$ ，求：

（1）开关 $S$ 闭合、 $S_{1}$ 断开时，电流表的示数。

（2）开关 $S$ 、 $S_{1}$ 都闭合时，保证电流表安全，电阻 $R_{2}$ 的最小阻值。

科技研究小组在实验室模仿工程师做“钢梁承重后的下垂量 $h$ ”的测试，他们用厚钢尺制成了一座跨度为 $L$ 的桥梁（如图甲所示），并设计了一个方便读取“厚钢尺桥梁受压后下垂量”的测试仪，测试仪由压力传感器 $R$ 与外部电路组成（如图乙所示）。已测得跨度为 $L$ 时，在一定范围内，其压力 $F$ 与下垂量 $h$ 满足关系 $F = \frac{h}{k}$ ， $k = 1 \times 10^{﹣ 3} m / N$ 。已知电源电压不变，当电压表的示数为 $4 V$ 时，电流表示数为 $0.4 A$ 。当压力 $F_{1} = 32 N$ 时，电路中的电流为 $I_{1}$ ，此时 $R$ 的功率为 $P_{1}$ ；当压力 $F_{2} = 40 N$ 时，电路中的电流为 $I_{2}$ ，此时R的功率为 $P_{2}$ ；且 $I_{1}$ 与 $I_{2}$ 相差 $0.1 A$ 。传感器的电阻 $R$ 与压力 $F$ 的关系图像是一条直线（如图丙所示），忽略传感器与钢梁自重产生的影响。求：

（1） $R_{0}$ 的阻值；

（2）当桥梁的下垂量为 $3 cm$ 时，压力传感器受到的压力；

（3）当压力为零时，电路中的总电阻；

（4） $P_{1}$ 与 $P_{2}$ 的差值。

如图所示，一个底面积为 $200 c m^{2}$ 的溢水杯放在水平桌面上，溢水口离其底部距离为 $20 cm$ 。已知弹簧原长为 $10 cm$ ，且弹簧每受 $1 N$ 的作用力其长度变化 $1 cm$ 。现将弹簧与底面积为 $100 c m^{2}$ 的实心长方体A和溢水杯底部相连，此时弹簧被压缩，其弹力为 $2 N$ ；向溢水杯加水，当水深为 $16 cm$ 时，A刚好有一半浸入水中，此时弹簧长为 $12 cm$ ；继续向溢水杯加水，直至弹簧所受的弹力不再发生变化（在弹性限度内）。不计弹簧的重力、体积及其所受的浮力，g取 $10 N / kg$ ， $ρ_{水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ 。求：

（1）A的重力；

（2）A的一半浸入水中时A所受的浮力；

（3）A的密度；

（4）A的一半浸入水中与弹簧不再发生变化，溢水杯对桌面压强的变化量。