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        1. 在北方冬天熱力廠將水加熱后,通過管道把熱水送到各家各戶的暖氣片中進行集中供暖.在南方家庭取暖的設(shè)施各不相同,油汀電暖器是一種常用的取暖設(shè)備,如圖所示,上下各一根中空的金屬管,其中一根管中安裝一根電發(fā)熱絲,這兩管道間用若干條形金屬管上下連通,在管道中充滿絕緣、導熱性能良好的導熱油.現(xiàn)己知該電暖器最大電功率為 2000W,其中導熱油6kg,金屬管及散熱片等總重 5kg.水的比熱容為 c0=4.2x103 J/( kg?℃),導熱油的比熱容 cl=1.8×103J/(kg?℃),金屬管及散熱片的比熱容 c2=0.46×103J/( kg?℃)?導熱油的凝固溫度約-48℃,沸點約150℃.試解答下列問題:
          (1)為什么北方集中供暖用水作為傳遞熱量的介質(zhì),而油汀電暖器卻要用導熱油作為傳遞熱量的介質(zhì)?依據(jù)你所學的知識說明其道理.
          (2)油汀電暖器的電發(fā)熱絲應當安裝在上金屬管還是下金屬管中?為什么?
          (3)為什么油汀電暖器要采用“上下各一根中空的金屬管,這兩管道間用若干根金屬管上下連通”的結(jié)構(gòu),而不采用“左右各一根中空的金屬管,這兩管道間用若干根金屬管左右連通”的結(jié)構(gòu)?請說明其中的道理.
          (4)若室內(nèi)溫度為0℃,要將該電暖器的溫度升至80℃,至少需多長時間?設(shè)加熱過程中散失的熱量占總熱量的20%.
          分析:(1)①比熱容是指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的熱量;同樣質(zhì)量的不同物體,降低相同的溫度,比熱容大的物體放出的熱量多;
          ②電熱油汀里盛的是油,因為導熱油沸點高,可以達到更高的溫度,取暖效果好;油是絕緣體用起來更安全.
          (2)熱總是由高溫物體向低溫物體傳遞,熱傳遞的三種方式是:傳導、對流和輻射;對流是流體(液體和氣體)中溫度不同的各部分之間發(fā)生相對移動時所引起的熱量傳遞的過程;
          (3)熱對流的方向:高溫的油上升、低溫的油下降,據(jù)此分析選擇;
          (4)電流通過下金屬管中的電熱絲做功,消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使電暖器內(nèi)的油、金屬管及散熱片溫度升高,由題知W×(1-20%)=Q,而W=Pt,據(jù)此求加熱時間.
          解答:解:
          (1)①因為水的比熱容大,同樣質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較,降低相同的溫度,水放出的熱量多,故北方集中供暖用水作為傳遞熱量的介質(zhì);
          ②因為導熱油沸點高,可以達到更高的溫度,取暖效果好;另外油是絕緣體用起來更安全.
          (2)油汀電暖器的電發(fā)熱絲應當安裝在下金屬管中,加熱電暖器下方的油,發(fā)生對流,使油快速升高溫度;
          (3)電流通過下金屬管中的電熱絲做功,使下方的油內(nèi)能增加、溫度升高,高溫的油上升,上方低溫的油下降,發(fā)生對流,所以采用“上下各一根中空的金屬管,這兩管道間用若干根金屬管上下連通”的結(jié)構(gòu);
          (4)溫度從0℃升高至80℃,油吸收的熱量:
          Q油吸=c1m1△t=1.8×103J/(kg?℃)×6kg×80℃=8.64×105J,
          金屬管及散熱片吸收的熱量:
          Q金吸=c2m2△t=0.46×103J/(kg?℃)×5kg×80℃=1.84×105J,
          Q=Q油吸+Q金吸=8.64×105J+1.84×105J=1.048×106J,
          由題知,W×(1-20%)=Q,
          ∴W=
          Q
          1-20%
          =
          1.048×106J
          0.8
          =1.31×106J,
          ∵W=Pt,
          ∴t=
          W
          P
          =
          1.31×106J
          2000W
          =655s.
          答:至少需要655s.
          點評:本題是一道電學與熱學的綜合應用題.與生活聯(lián)系密切,使學生覺得學了物理有用.
          本題也考核學生面臨新問題時,如何運用所學知識及物理的一般能力去解決實際問題,可以有效地改變學生一切依賴教師的習慣,是學生今后立足社會所必須具備的素質(zhì),在平時教學中,教師要有的放矢的設(shè)定這樣的情境,培養(yǎng)學生分析實際問題的能力.
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          科目:初中物理 來源:2012年第二十二屆全國初中應用物理競賽復賽試題(佛山市自行命題)(解析版) 題型:解答題

          在北方冬天熱力廠將水加熱后,通過管道把熱水送到各家各戶的暖氣片中進行集中供暖.在南方家庭取暖的設(shè)施各不相同,油汀電暖器是一種常用的取暖設(shè)備,如圖所示,上下各一根中空的金屬管,其中一根管中安裝一根電發(fā)熱絲,這兩管道間用若干條形金屬管上下連通,在管道中充滿絕緣、導熱性能良好的導熱油.現(xiàn)己知該電暖器最大電功率為 2000W,其中導熱油6kg,金屬管及散熱片等總重 5kg.水的比熱容為 c=4.2x103 J/,導熱油的比熱容 cl=1.8×103J/,金屬管及散熱片的比熱容 c2=0.46×103J/?導熱油的凝固溫度約-48℃,沸點約150℃.試解答下列問題:
          (1)為什么北方集中供暖用水作為傳遞熱量的介質(zhì),而油汀電暖器卻要用導熱油作為傳遞熱量的介質(zhì)?依據(jù)你所學的知識說明其道理.
          (2)油汀電暖器的電發(fā)熱絲應當安裝在上金屬管還是下金屬管中?為什么?
          (3)為什么油汀電暖器要采用“上下各一根中空的金屬管,這兩管道間用若干根金屬管上下連通”的結(jié)構(gòu),而不采用“左右各一根中空的金屬管,這兩管道間用若干根金屬管左右連通”的結(jié)構(gòu)?請說明其中的道理.
          (4)若室內(nèi)溫度為0℃,要將該電暖器的溫度升至80℃,至少需多長時間?設(shè)加熱過程中散失的熱量占總熱量的20%.

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