Question

1．小欣的家人從海外帶回來一個(gè)旅行電熱壺，下表是說明書．
（1）大軍說這個(gè)壺在中國不能直接使用，請你解釋其原因？
（2）小欣提出可以將此壺串聯(lián)一只電阻使用，請你幫他計(jì)算出該電阻的阻值？
（3）若此壺正常工作，至少需多長時(shí)間才能將一壺20℃的水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開？（C_水=4.2×10³焦/千克℃）

Answer 1

分析 （1）家用電器的額定電壓是用電器正常工作時(shí)的電壓，超過額定電壓時(shí)，用電器容易損壞，超過的越多，損壞的越快；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的等于特點(diǎn)求出電熱壺正常發(fā)光時(shí)串聯(lián)電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=UI求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出串聯(lián)電阻的阻值；
（3）由圖可知水的體積，根據(jù)m=ρV可得水的質(zhì)量，水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是100℃，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，不計(jì)熱量損失時(shí)，加熱時(shí)間最短，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出加熱的最少時(shí)間．

解答 解：（1）由電熱壺的銘牌知，電熱壺的額定電壓是120V，而中國家庭電路電壓為220V大于120V，如果直接接在我國220V的電路上，會燒壞電熱壺；
（2）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，串聯(lián)電阻兩端的電壓：
U_R=U-U_壺=220V-120V=100V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=$\frac{{P}_{壺}}{{U}_{壺}}$=$\frac{600W}{120V}$=5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，串聯(lián)電阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{100V}{5A}$=20Ω；
（3）一壺水的體積：
V=1L=1dm³=10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×10^-3m³=1kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×10⁵J，
因不計(jì)熱量損失時(shí)，加熱時(shí)間最短，
所以，消耗的電能：
W=Q_吸=3.36×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱的最少時(shí)間：
t′=$\frac{W}{P}$=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{600W}$=560s．
答：（1）額定電壓低于中國家庭電路的電壓；
（2）該電阻的阻值為20Ω；
（3）最少的加熱時(shí)間為560s．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對額定電壓的了解和串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、密度公式、吸熱公式、電功公式的綜合應(yīng)用，要注意水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是100℃和單位的換算．