Question

20．如圖所示為家用電熱水器的簡易示意圖，通過開關S可以使熱水器狀分處于加熱或保溫狀態(tài)，閉合開關S時，熱水器處于加熱狀態(tài)，此時電能轉化為內能，若R₁=R₂=60Ω，加熱10分鐘，消耗的電能是4.84×10⁵J，如果這些能量被熱水器內裝有2kg、20℃的水吸收，水的末溫是77.6℃．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）電熱水器是利用電能來燒水的，電能轉化為水的內能，使用時有加熱和保溫兩種狀態(tài)．加熱時功率大，保溫時功率�。�判斷是加熱還是保溫，要判斷它的功率；
（2）根據(jù)W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求消耗的電能；
（3）根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）計算水的末溫．

解答 解：（1）加熱和保溫屬于兩個過程，加熱時功率大，保溫時功率�。�根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，兩個過程的電源電壓相同，電阻越小，功率越大．開關是閉合時，R₂被短路，只有R₁接入電路，功率大，加熱器處于加熱狀態(tài)．開關是斷開時，R₂和R₁串聯(lián)在電路中，總電阻變大，電壓不變，功率變小，加熱器處于保溫狀態(tài)．
電熱水器工作時消耗電能，增加水的內能，是電能轉化為內能的．
（2）加熱器處于加熱狀態(tài)只有R₁接入電路，則消耗的電能為：
W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$t=$\frac{{（220V）}^{2}}{60Ω}$×10×60s=4.84×10⁵J；
（3）已知Q_吸=W=4.84×10⁵J；
則由Q_吸=cm（t-t₀）得：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$+t₀=$\frac{4.84×{10}^{5}J}{4.2×{10}^{3}J/（kg•℃）×2kg}$+20℃≈77.6℃．
故答案為：加熱；內；4.84×10⁵；77.6．

點評 本題考查電功率、熱量公式的應用，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析時，注意結合控制變量法、利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）的計算時，注意代入數(shù)據(jù)要有單位．