Question

如圖所示，是小紅家的電熱水器原理的簡易示意圖，通過開關S可以使熱水器處于加熱或保溫狀態(tài)．
（1）閉合開關S時，熱水器處于

加熱

狀態(tài)，此時電能轉化為

內(nèi)

能．
（2）在熱水器的蓄水箱中裝水至最高水位后，桶中水的質量為20kg，把這些水從28℃加熱到78℃需要吸收熱量

4.2×10⁶

J．如果要縮短加熱這些水時間，應使R₁的阻值

變小

（選填“變大”或“變小”）．
（3）小紅發(fā)現(xiàn)，熱水器通電工作一段時間后，水被加熱，而連接熱水器的電源線卻不怎么熱，這是因為

D

．
A．導線散熱比水快
B．導線外的絕緣皮隔熱效果好
C．通過導線的電流遠小于通過電熱水器的電流，導線消耗的電能少
D．導線的電阻遠小于電熱水器的電阻，導線消耗的電能少．

Answer 1

分析：（1）電熱水器是利用電能來燒水的，電能轉化為水的內(nèi)能，使用時有加熱和保溫兩種狀態(tài)．加熱時功率大，保溫時功率小，判斷是加熱還是保溫，可利用公式P=

U2

R

判斷它的功率的大小．
（2）知道水的比熱容、質量和溫度變化，可利用公式Q=cm△t計算出水吸收的熱量．熱水器為純電阻，可利用公式Q=W=

U2

R

? t分析電阻的變化．
（3）電熱絲和導線串聯(lián)，通過的電流和通電時間相同，根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可知，電阻越大電流產(chǎn)生的熱量越多，據(jù)此分析判斷．

解答：解：
（1）加熱和保溫屬于兩個過程，加熱時功率大，保溫時功率�。�
根據(jù)兩個過程的電源電壓相同，由公式P=

U2

R

可知，
電阻越小，功率越大；
開關是閉合時，R₂被短路，只有R₁接入電路，功率大，加熱器處于加熱狀態(tài)；
開關是斷開時，R₂和R₁串聯(lián)在電路中，總電阻變大，電壓不變，功率變小，加熱器處于保溫狀態(tài)．
電熱水器工作時消耗電能，增加水的內(nèi)能，是電能轉化為內(nèi)能的．
（2）∵△t=t-t₀=78℃-28℃=50℃，c=4.2×10³J/（kg?℃），m=20kg，
∴水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×20kg×50℃=4.2×10⁶J．
而熱水器為純電阻，
則Q=W=

U2

R

? t，而電源電壓不變，
為了縮短加熱這些水的時間t，
所以應使R₁的阻值變�。�
（3）電熱絲跟電源線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時間t相等，
∵Q=I²Rt，R_電熱絲＞R_電源線，
∴產(chǎn)生的熱量：Q_電熱絲＞Q_電源線，
∵Q=W_電，
∴相同時間內(nèi)導線上消耗的電能小于電爐絲消耗的電能，故D正確、C錯；
而與散熱快慢、隔熱效果無關，故A、B錯．
故答案為：（1）加熱；內(nèi)．
（2）4.2×10⁶；變�。�
（3）D．

點評：能夠根據(jù)公式P=

U2

R

判斷加熱器的加熱和保溫狀態(tài)，注意結合控制變量法，可以利用公式Q=cm△t計算出水吸收的熱量，以及學生對焦耳定律的了解與掌握，分析時注意用好控制變量法．