Question

16．如圖所示是車載和家用兩種加熱模式的電熱杯．它可以用車載12V電源加熱，或接在家庭電路進行加熱．它的主要參數(shù)如下表．問：
（1）電熱杯與水平面的接觸面積為100cm²，裝入1kg水時電熱杯對水平面的壓強為多大？（g=10N/kg）
（2）如圖在家庭電路中使用，電熱杯正常工作時的電流和電阻各為多少？
（3）在標準大氣壓下，用車載模式燒開0.5kg初溫為20℃的水，需要多長時間（不計能量損失）？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

車載額定電壓	12V
家用額定電壓	220W
車載額定功率	120W
家用額定功率	220W
自身質(zhì)量	1.6kg

Answer 1

分析 （1）電熱杯對水平面的壓等于電熱杯和水的重力之和，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出電熱杯對水平面的壓強；
（2）在家庭電路中使用時，電熱杯正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出電流，利用歐姆定律求出其電阻；
（3）知道水的質(zhì)量、初溫、末溫（水的沸點為100℃）以及比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，不計能量損失時消耗的電能W=Q_吸，利用P=$\frac{W}{t}$求出需要的加熱時間．

解答 解：（1）電熱杯對水平面的壓力：
F=G=（m_杯+m_水）g=（1.6kg+1kg）×10N/kg=26N，
電熱杯對水平面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{26N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2600Pa；
（2）在家庭電路中使用時，由P=UI可得，電熱杯正常工作時的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{220W}{220V}$=1A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電熱杯的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{1A}$=220Ω；
（3）用車載模式燒開水時，水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁵J，
不計能量損失時，消耗的電能：
W=Q_吸=1.68×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，需要的加熱時間：
t′=$\frac{W}{P′}$=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{120W}$=1400s．
答：（1）裝入1kg水時電熱杯對水平面的壓強為2600Pa；
（2）如圖在家庭電路中使用，電熱杯正常工作時的電流為1A，電阻為220Ω；
（3）在標準大氣壓下，用車載模式燒開0.5kg初溫為20℃的水，需要1400s．

點評 本題考查了壓強、電流、電阻、加熱時間的綜合計算，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及從表格中獲取有用的信息是解題的關(guān)鍵．