Question

小明家新安裝了一臺(tái)電熱水器，其銘牌如圖1．若自來(lái)水的溫度是20℃，充滿(mǎn)水后，小明將調(diào)溫開(kāi)關(guān)調(diào)到如圖2所示的位置．接通電源，加熱指示燈亮；1h 20min后達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，加熱指示燈熄滅．

請(qǐng)你幫助小明回答下列問(wèn)題：
（1）電熱水器正常工作時(shí)，通過(guò)它的電流多大？此時(shí)它的電阻多大？
（2）加熱指示燈從亮到滅的過(guò)程中，熱水器中的水一共吸收多少熱量？
（3）小明分析水吸收的熱量是由電能提供的，結(jié)合熱水器銘牌的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出理論上從接通電源到指示燈熄滅需要的時(shí)間．
（4）結(jié)合計(jì)算結(jié)果，為什么實(shí)際加熱時(shí)間要長(zhǎng)呢？請(qǐng)你幫助小明簡(jiǎn)單分析原因．

貯水式電熱水器
型號(hào)：	V-50
額定容量：	50kg
額定電壓：	220V
額定頻率：	50HZ
額定壓強(qiáng)：	0.6MPa
額定功率：	2200W
防水等級(jí)：	合格

Answer 1

解：（1）電熱水器正常工作時(shí)的功率為2200W，
∵P=UI，
∴通過(guò)它的電流：
I===10A，
∵I=，
∴此時(shí)它的電阻：
R===22Ω；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×10⁶J；
（3）∵W=Q=Pt，
∴加熱時(shí)間t==≈3.8×10³s；
（4）熱水器消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不可能全部被水吸收，存在熱量損失；
或電熱水器工作電壓低于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率小于額定功率，也會(huì)使加熱時(shí)間增加．
答：（1）電熱水器正常工作時(shí)，通過(guò)它的電流為10A，此時(shí)它的電阻為22Ω；
（2）加熱指示燈從亮到滅的過(guò)程中，熱水器中的水一共吸收了的熱量8.4×10⁶J；
（3）理論上從接通電源到指示燈熄滅需要的時(shí)間為3.8×10³s；
（4）加熱過(guò)程中有熱量損失．
分析：（1）由電熱水器的銘牌可知，其額定電壓是220V，額定功率是2200W，由P=UI的變形公式可以求出正常工作的電流，由歐姆定律可以求出它的電阻．
（2）充滿(mǎn)水后水的質(zhì)量和額定容量相等，由圖可知設(shè)定的溫度即為水的末溫，根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量；
（3）電流做的功等于水吸收的熱量，由功率的變形公式可以求出加熱時(shí)間．
（4）實(shí)際加熱時(shí)間總是要大于理論計(jì)算時(shí)間，這是因?yàn)橄�耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不可能全部被水吸收，也可能是電熱水器工作電壓低于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率小于額定功率造成的．
點(diǎn)評(píng)：電熱水壺在工作過(guò)程中，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化效率不可能是100%，同時(shí)得到的內(nèi)能也不能被水完全吸收，所以水吸收的熱量比消耗的電能要少很多．