Question

某電水壺的銘牌信息如圖所示，電水壺在標準大氣壓下工作.【c_水=4.2×10³J/（kg·℃）】
（1）電水壺裝滿初溫為20℃的水時，在額定電壓下將水燒開用了7 min. 求：
①水吸收的熱量是多少?
②電水壺燒水過程中的能量轉化效率是多少?
（2）農村電網(wǎng)改造前，用電高峰時電壓會下降10％.求：這時電水壺的實際功率P₁（電阻不隨溫度改變）
（3）為使電水壺的功率在用電高峰時仍能達到2000W，甲、乙兩位同學對電水壺的電路進行了改造，在原電阻絲R₁兩端并聯(lián)一個電阻絲R₂，如圖2所示，并分別推導出了R₂的表達式.
甲同學：，乙同學：
請你指出哪個表達式是錯誤的，并分析若用此電阻絲來改造電水壺的結果.

Answer 1

解：
（1）
①水吸收的熱量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg·℃）×2 kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J；
②消耗的電能：：W=Pt=2000W×7×60s=8.4×10⁵ J
能量轉化效率：η=×100％=×100％=80％．
（2）實際電壓：U_實=U_額（1-10％）= 220V×（1-10％）=198V
電阻絲的電阻：R₁===24.2Ω
實際功率：P₁===1620W
（3）乙同學的R₂ =是錯誤的，分析過程：通過比較可知，乙同學計算的R₂小于甲同學計算的R₂，乙同學的R₂接入電路后，電路消耗的總功率大于2000W，導線中的電流過大，存在安全隱患。