Question

1．清云家新買了一個(gè)家用電熱水壺，其有關(guān)的技術(shù)參數(shù)如表所示，清云于是在家里做起了實(shí)驗(yàn)，他先把水倒入水壺額定水量處，用溫度測量計(jì)測出水的初溫是19℃，然后接通電源，假如電水壺的效率是84%，當(dāng)時(shí)的氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓．[設(shè)電阻絲的阻值不變，C_水=4.2×10³J/kg•℃]

型號	額定電壓	額定功率	額定頻率	額定容量
XT-150	220V	1000W	30Hz	1.0L

（1）燒開這壺水，水需要吸收多少熱量？
（2）燒開這壺水需要電水壺正常工作的時(shí)間是多少？
（3）若實(shí)驗(yàn)燒開這壺水的時(shí)間為500s，則電路的實(shí)際電壓為多少？

Answer 1

分析 （1）已知一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，根據(jù)Q_吸=cm△t即可求出燒開1L（1kg）水吸收的熱量；
（2）根據(jù)表中讀出電水壺的額定功率，再根據(jù)Q_吸=W×84%、t=$\frac{W}{P}$求出需要的時(shí)間；
（3）設(shè)電阻絲的阻值不變，W=Q=$\frac{{U}_{額}^{2}}{R}{t}_{1}$=$\frac{{U}_{實(shí)}^{2}}{R}{t}_{2}$，據(jù)此求實(shí)際電壓．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
燒開5kg水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-19℃）=3.402×10⁵J；
（2）因?yàn)镼_吸=W×84%，
所以W=$\frac{{Q}_{吸}}{84%}$=$\frac{3.402×1{0}^{5}J}{84%}$=4.05×10⁵J；
正常工作的時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{4.05×1{0}^{5}J}{1000W}$=405s；
（3）設(shè)電阻絲的阻值不變，
W=Q=$\frac{{U}_{額}^{2}}{R}{t}_{1}$=$\frac{{U}_{實(shí)}^{2}}{R}{t}_{2}$，
即：$\frac{{U}_{額}^{2}}{R}$×405s=$\frac{（{U}_{實(shí)}）^{2}}{R}$×500s，
解得實(shí)際電壓：
U_實(shí)=198V．
答：（1）燒開這壺水，水需要吸收3.402×10⁵J的熱量；
（2）燒開這壺水需要電水壺正常工作的時(shí)間是405s；
（3）若實(shí)驗(yàn)燒開這壺水的時(shí)間為500s，則電路的實(shí)際電壓為198V．

點(diǎn)評 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與生活相連，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用，注意計(jì)算時(shí)的單位變換要正確．