Question

3．在冬季“吃火鍋”是人們喜愛的一種飲食方法，火鍋里裝有2L、50℃的水，要把這些水加熱到100℃，求：
（1）火鍋里水的質(zhì)量為多少？（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（2）水要吸收多少J的熱量？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）若由阻值為24.2Ω的電熱絲接入家庭電路來加熱，使鍋內(nèi)的水由50℃加熱到100℃，需正常工作5min，則電熱絲的熱效率為多少？

Answer 1

分析 （1）知道水的體積和密度，根據(jù)密度公式的變形公式m=ρV求出火鍋里水的質(zhì)量；
（2）知道水比熱容、質(zhì)量、初溫和末溫，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（3）根據(jù)Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量，然后根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%求出電熱絲的熱效率．

解答 解：（1）火鍋里裝有水的體積V_水=2L=2dm³=2×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，火鍋里水的質(zhì)量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg．
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-50℃）=4.2×10⁵J．
（3）家庭電路電壓U=220V，工作時間t=5min=300s，
電流通過電熱絲產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t=$\frac{（220V）^{2}}{24.2Ω}$×300s=6×10⁵J，
則電熱絲的熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{6×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
答：（1）火鍋里水的質(zhì)量為2kg；
（2）水要吸收4.2×10⁵J的熱量；
（3）電熱絲的熱效率為70%．

點評 本題主要考查學生對密度公式、吸熱公式、焦耳定律及效率公式掌握和應用，關(guān)鍵是公式及變形公式的靈活運用，難度不大．