Question

12．某興趣小組在一次課外活動(dòng)中，對(duì)家里的電熱水壺進(jìn)行了相關(guān)的觀察和研究，并記錄了電熱水壺及她家電能表的有關(guān)數(shù)據(jù)，如下表所示：（設(shè)當(dāng)時(shí)大氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）．
請(qǐng)你根據(jù)在活動(dòng)中獲得的有關(guān)資料，求完成下列問(wèn)題：【水的比熱容c_水=4.2×10³ J/（kg•℃）】
（1）把水燒開(kāi)，水所吸收的熱量；
（2）電熱水壺的實(shí)際功率；
（3）電熱水壺?zé)�水的效率�?br />（4）電熱水壺使用三腳插頭的原因．

觀察對(duì)象	有關(guān)記錄	研究活動(dòng)
電熱水壺銘牌	U額=220V P額=1.5kW	①用電加熱一壺水（水壺的容積V=1.5L，水的初溫t0=20℃） ②關(guān)閉家里其它用電器．只將該電熱水壺接入電路燒水，觀察到電能表表盤(pán)在10min內(nèi)轉(zhuǎn)了600r，水沸騰（當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?標(biāo)準(zhǔn)氣壓）．
電能表 銘牌	220V  10（40）A 50Hz 3000r/kW•h

Answer 1

分析 （1）知道水壺內(nèi)水的體積，利用密度公式求出水的質(zhì)量、結(jié)合水溫度的變化，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）知道只將電熱水壺接入電路燒水觀察電能表，表盤(pán)在10min內(nèi)轉(zhuǎn)了600r，利用電能表的參數(shù)“3000r/kW•h”求電熱水壺工作10min消耗的電能；利用P=$\frac{W}{t}$求電熱水壺的實(shí)際功率；
（3）水吸收的熱量與實(shí)際消耗的電能的比值為電熱水壺的效率；
（4）對(duì)于金屬外殼的用電器為了防止外殼帶電，外殼要通過(guò)地線(xiàn)與大地相通．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得：
m=ρV=1000kg/m³×1.5×10^-3 m³=1.5kg；
Q_吸=c_水m（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃-20℃）
=5.04×10⁵J；
電熱水壺工作10min消耗的電能：
W=$\frac{600r}{3000r/kW•h}$=0.2kW•h=0.2×3.6×10⁶J=7.2×10⁵J；
電熱水壺的實(shí)際功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.2kW•h}{\frac{10}{60}h}$=1.2kW=1200W，
（3）電熱水壺?zé)�水的效率�?br />η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{7.2×1{0}^{5}J}$×100%=70%；
（4）電熱水壺為金屬外殼的用電器，當(dāng)火線(xiàn)漏電時(shí)，可能會(huì)造成觸電事故的發(fā)生，故要使用三腳插頭和三孔插座，使金屬外殼與大地相連，電流通過(guò)地線(xiàn)導(dǎo)入大地，防止觸電的發(fā)生．
答：（1）水所吸收的熱量為5.04×10⁵J；
（2）電熱水壺的實(shí)際功率為1200W；
（3）電熱水壺的效率為70%；
（4）使金屬外殼與大地相連，電流通過(guò)地線(xiàn)導(dǎo)入大地，防止觸電的發(fā)生．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與生活相聯(lián)系，涉及到了實(shí)際電壓、實(shí)際功率、額定電壓、額定功率、消耗電能的計(jì)算，對(duì)電能表參數(shù)的理解、電功率的計(jì)算、熱量公式的運(yùn)用，屬于難題．