Question

2．小明家新購置了一臺電熱水器，電熱水器的銘牌如圖甲所示．若自來水的溫度是20℃，加滿水后，小明將溫控開關調到如圖乙所示的位置．接通電源，加熱指示燈亮；達到設定溫度時，加熱指示燈熄滅．請回答下列問題：（水的比熱容C_水=4.2×10³J/（kg•℃））

（1）為了安全用電，該電熱水器的電源線插頭應該是圖丙中的B（A/B）圖．該電熱水器的使用說明書上特別提醒：“請勿在同一線路上使用大功率電器”是為了防止超負荷運行燒壞保險絲．
（2）加熱指示燈從亮到滅的過程中，電熱水器中的水一共吸收了多少熱量？
（3）當電熱水器正常工作時，若產生的熱量有90%被水吸收，則需加熱多長時間？
（4）若電熱水器實際加熱時間大于上述加熱時間，可能的原因有哪些？（寫出一種即可）

Answer 1

分析 （1）由題意可知該電熨斗要求良好接地，故應采用三腳插頭，即要求有接地插頭；家庭電路用電器的總功率過大，會燒壞保險絲；
（2）熱水器中的水吸收的熱量根據公式Q_吸=c_水m_水（t₂-t₁）可求，其中水的質量，根據公式m=ρV可求；
（3）根據熱效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可計算要消耗的電能，根據電功公式W=Pt可計算至少要加熱多長時間．
（4）若實際加熱時間長，原因可能是有熱損失，電熱水器消耗的電能不能被水全部吸收；也可能是電熱水器的實際電壓低于額定電壓，使實際功率低于額定功率．

解答 解：
（1）說明中要求要保證電熱水器良好接地，故必須選有三腳插頭，即必須有接地腳；故選B；
在同一線路上使用大功率電器會因過載燒壞保險絲（或超負荷運行燒壞保險絲）；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，熱水器中的水的質量m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×50×10^-3 m³=50kg，
熱水器中的水吸收的熱量：Q_吸=c_水m_水（t₂-t₁）=c_水m_水（t₂-t₁）
=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（40℃-20℃）=4.2×10⁶J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$得水箱消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{90%}$≈4.67×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$得所需時間：
t=$\frac{{Q}_{放}}{P}$=$\frac{4.67×1{0}^{6}J}{2200W}$≈2122s；
（3）原因可能有：①電熱水壺產生的熱量沒有全部被水吸收；②電熱水壺實際工作電壓小于額定電壓．
故答案為：（1）B；超負荷運行燒壞保險絲；
（2）電熱水器中的水一共吸收熱量4.2×10⁶J；
（3）當電熱水器正常工作時，若產生的熱量有90%被水吸收，則需加熱2122s時間；
（4）若電熱水器實際加熱時間大于上述加熱時間，可能的原因有①電熱水壺產生的熱量沒有全部被水吸收；②電熱水壺實際工作電壓小于額定電壓．

點評 此題考查了電器的保護、吸熱公式，熱效率公式，電功公式的運用，讀懂電熱水器銘牌信息是關鍵．