Question

18．電熱器是現(xiàn)在家庭中常用的家用電器．小明家新買了一臺熱水器，熱水器上有這樣的銘牌：

額定電壓	額定功率	頻率	凈重	防觸電保護(hù)類型	容積
220V	2000W	50Hz	22kg	I級	20L

請你回答下列問題：
（1）他們應(yīng)當(dāng)選用圖中2號插座為熱水器插座，因?yàn)檫@種插座有接地線，能防止由于熱水器外殼帶電造成觸電事故．
（2）小明家客廳中安裝的是一盞“220V 60W”的白熾燈，如果只有這盞燈和電熱器連入電路，當(dāng)他們正常工作時，電路中的電流和電阻會多大？
（3）電熱水器中裝滿水時，電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收，那么將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電多長時間？

Answer 1

分析 （1）熱水器的外殼是金屬外殼，為了防止觸電，要通過三孔插座接地線；
（2）先計(jì)算出電路中的總功率，然后由電功率的變形公式I=$\frac{P}{U}$計(jì)算電路中的電流；再利用I=$\frac{U}{R}$計(jì)算電路中電阻；
（3）先由熱量公式計(jì)算出應(yīng)吸收的熱量，再由效率、功率公式計(jì)算所要用的時間．

解答 解：
（1）為了防止發(fā)生觸電現(xiàn)象，電熱水器必須接地線，較長中插座2為三孔插座，有接地線的插孔，因此應(yīng)選擇2號插座；
（2）只有燈和電熱器連入電路，由P=UI可得他們正常工作時電路電流：
I=$\frac{{P}_{總}}{U}$=$\frac{{P}_{熱水器}+{P}_{燈}}{U}$=$\frac{2000W+60W}{220V}$≈9.36A；
由I=$\frac{U}{R}$可得電路中電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{9.36A}$≈23.5Ω；
（3）Q_水吸=c_水m_水（t-t₀）=c_水•ρ_水•V_水（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.0×10³kg/m³×20×10^-3m³×（80℃-20℃）
=5.04×10⁶J，
電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收，即W=Q，
W_電=Pt，
所以加熱時間：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{80%P}$=$\frac{5.04×1{0}^{6}J}{0.8×2000W}$=3.15×10³s．
答：（1）2；有接地線，能防止由于熱水器外殼帶電造成觸電事故；
（2）當(dāng)他們正常工作時，電路中的電流為9.36A，電路中電阻為23.5Ω；
（3）將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電3.15×10³s．

點(diǎn)評 本題是一道電流與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，涉及了安全用電的知識，熱量、電功、電功率的計(jì)算的分析，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要學(xué)會從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)．