Question

20．（1）電熱水壺的加熱電阻R兩端電壓為220V，加熱功率1100W，求通過(guò)R的電流是多少？R的阻值是多少？
（2）體積為1×10^-3m³的水的質(zhì)量是多少？這些水從30℃加熱到80℃要吸收多少熱量？[ρ_水=1×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）這個(gè)熱水壺加熱水的過(guò)程中，使標(biāo)有“3000r/kw•h”字樣的電能表用了30min鋁盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)了600r（只有熱水器工作），熱水器消耗了多少電能？這個(gè)熱水壺?zé)�水的效率多少�?br />（4）圖1的電熱水壺有兩個(gè)開(kāi)關(guān)S₁，S₂，水達(dá)到100℃時(shí)沸騰，沸騰了一會(huì)后，壺內(nèi)積聚大量水蒸氣使S₁自動(dòng)斷開(kāi)，停止加熱；若某種原因使S₁不能斷開(kāi)，水會(huì)燒干，直至壺的溫度升高到125℃時(shí)S₂自動(dòng)斷開(kāi)，才停止加熱．

為實(shí)現(xiàn)上述功能，應(yīng)采用圖2中哪幅電路圖？A；若壺蓋未合上，水會(huì)一直沸騰，但壺不能自動(dòng)斷開(kāi)，這是因?yàn)閴貎?nèi)水蒸氣量不足導(dǎo)致哪個(gè)開(kāi)關(guān)無(wú)法自動(dòng)斷開(kāi)？S₁，水燒干前，為什么壺的溫度不會(huì)達(dá)到125℃？燒水壺的燒水效率變大？變��？還是不變？

Answer 1

分析 （1）已知電熱水壺的額定電壓與額定功率，由電功率公式可以求出通過(guò)電阻的電流與電阻阻值．
（2）由密度公式的變形公式可以求出水的質(zhì)量，應(yīng)用熱量公式可以求出水吸收的熱量．
（3）標(biāo)有“3000 r/kW•h”字樣的電能表，是指每消耗1kW•h的電能鋁盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)3000轉(zhuǎn)（r），現(xiàn)在知道轉(zhuǎn)過(guò)600r，求出消耗的電能；再根據(jù)效率公式求出燒水的效率．
（4）根據(jù)題意確定兩開(kāi)關(guān)與加熱電阻的連接方式，然后選擇電路圖．
根據(jù)題意與圖示電路圖分析答題；液體沸騰時(shí)不斷吸收熱量，但溫度保持不變．
水燒開(kāi)后，溫度不變，消耗的電能繼續(xù)增加，根據(jù)效率公式可知燒水效率變�。�

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電熱水壺電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1100W}$=44Ω；
通過(guò)電阻的電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{220V}{44Ω}$=5A；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg℃）×1kg×（80℃-30℃）=2.1×10⁵J；
（3）電能表標(biāo)有“3000 r/kW•h”，每消耗1kW•h的電能鋁盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)3000轉(zhuǎn)，
因?yàn)殇X盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)了600 r，
所以消耗的電能：
W=$\frac{1}{3000}$kW•h×600=0.2kW•h=0.2×3.6×10⁶J=7.2×10⁵J．
燒水的效率：η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{7.2×1{0}^{5}J}$×100%≈29.2%；
（4）“若某種原因使S₁不能斷開(kāi)，水會(huì)燒開(kāi)，直至壺的溫度升高到125℃時(shí)，S₂自動(dòng)斷開(kāi)，才停止加熱．”說(shuō)明S₁、S₂不會(huì)是并聯(lián)，而是串聯(lián)．
由圖示電路圖可知，圖A所示電路符合要求，故選A．
由題意可知，水沸騰后壺內(nèi)積聚大量水蒸氣時(shí)，S₁自動(dòng)斷開(kāi)，若壺蓋未合上，水會(huì)一直沸騰，壺內(nèi)不能積聚大量水蒸氣，開(kāi)關(guān)S₁不能自動(dòng)斷開(kāi)，壺不能自動(dòng)斷電；
水沸騰時(shí)不斷吸收熱量，當(dāng)溫度保持100℃不變，在水燒干前，壺的溫度不會(huì)達(dá)到125℃．
水燒開(kāi)后，溫度不變，消耗的電能繼續(xù)增加，根據(jù)效率公式可知燒水效率變�。�
答：（1）通過(guò)R的電流是5A，R的阻值是44Ω；
（2）體積為1×10^-3m³的水的質(zhì)量是1kg，這些水從30℃加熱到80℃要吸收2.1×10⁵J的熱量；
（3）熱水器消耗了7.2×10⁵J電能；這個(gè)熱水壺?zé)�水的效�?9.2%；
（4）A；（4）S₁；水沸騰時(shí)不斷吸收熱量，但溫度保持不變；燒水效率變�。�

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，但難度不大，應(yīng)用電功率公式、歐姆定律、密度公式的變形公式與熱量公式、掌握串并聯(lián)電路的特點(diǎn)即可正確解題，平時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握．