Question

7．下面是某品牌家用電熱水器的銘牌所示，已知C_水=4.2×10³J/（kg•℃），

型號：	XF2006-78K
容積：	12L
凈重：	22kg
額定功率：	2kW
額定電壓：	220V
類別：	防觸電保護(hù)Ⅱ

根據(jù)銘牌所提供的信息，回答下列問題：
（1）為安全起見，該電熱水器應(yīng)使用的插座應(yīng)選用如圖所示的哪一種？
（2）該電熱水器正常工作時電熱絲的電阻為多大？
（3）將該電熱水器加滿水加熱使水溫由20℃升高到60℃，水需要吸收多少熱量？
（4）若電熱水器正常工作時電熱所產(chǎn)生熱量的80%被水吸收，則第（3）問中的加熱過程需要多少時間？

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一個孔是用來接地線的，三腳插頭中有一根導(dǎo)線要與用電器金屬外殼相連，目的就是為了防止觸電；
（2）電熱水器正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電熱絲的電阻；
（3）電熱水器加滿水時水的體積和自身的體積相等，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，又知道水的比熱容和初溫、末溫，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（4）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時間．

解答 解：（1）為了安全用電，大功率家用電器的電源插座都用三孔插座，三腳插頭的接地腳應(yīng)與用電器的金屬外殼相連通，這樣若金屬外殼的用電器外殼萬一帶電，電流會通過地線導(dǎo)入大地，防止造成觸電事故的發(fā)生，故選乙；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，該電熱水器正常工作時電熱絲的電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω；
（3）將該電熱水器加滿水時，水的體積：
V=12L=12dm³=0.012m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.012m³=12kg，
水吸收的熱量：
Q_水=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×12kg×（60℃-20℃）
=2.016×10⁶J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.016×1{0}^{6}J}{80%}$=2.52×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱時間：
t′=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.52×1{0}^{6}J}{2000W}$=1260s=21min．
答：（1）為安全起見，該電熱水器應(yīng)使用的插座應(yīng)選用如圖乙所示的哪一種；
（2）該電熱水器正常工作時電熱絲的電阻為24.2Ω；
（3）將該電熱水器加滿水加熱使水溫由20℃升高到60℃，水需要吸收的熱量為2.016×10⁶J；
（4）若電熱水器正常工作時電熱所產(chǎn)生熱量的80%被水吸收，則第（3）問中的加熱過程需要21min．

點評 本題考查了插座的構(gòu)造和使用、電功率公式、密度公式、吸熱公式、效率公式、電功公式的應(yīng)用，計算過程要注意單位的換算．