Question

9．某家用電熱水器的銘牌如圖所示．

（1）電熱水器使用的電源插座是圖中的哪一種？為什么？
（2）該電熱水器正常燒水時(shí)發(fā)熱體的電阻是多大？
（3）若正常工作時(shí)發(fā)熱體產(chǎn)生熱量的80%被水吸收，則要使電熱水器（裝滿水）中的水溫度由20℃升高到60℃需加熱多長時(shí)間？

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一個(gè)孔是用來接地線的；家用電器都使用三孔插座，當(dāng)用電器漏電時(shí)，會使外殼帶電，若接上地線，即便漏電，電流也就通過地線，流入大地，防止觸電事故的發(fā)生．
（2）由銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)正常工作時(shí)的實(shí)際功率和額定功率相等，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出此時(shí)電熱絲的電阻．
（3）由密度公式計(jì)算出水的質(zhì)量，由吸熱公式Q_吸=cm△t計(jì)算吸收的熱量；根據(jù)電熱水器的效率先計(jì)算電熱絲正常工作時(shí)所需要產(chǎn)生熱量，由電熱公式計(jì)算電流產(chǎn)生這些熱量所需要的時(shí)間．

解答 解：（1）選擇乙．
因?yàn)橐規(guī)в薪拥鼐�，當(dāng)熱水器萬一漏電時(shí)，電流可通過接地線流入大地，避免觸電危險(xiǎn)．
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
電熱絲的電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω．
（3）將該電熱水器裝滿水，由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質(zhì)量為：
m=ρV=1×10³kg/m³×40×10^-3m³=40kg．
使水溫由20℃升高到60℃，水需要吸收熱量為：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（60℃-20℃）=6.72×10⁶J．
因?yàn)殡姛峤z所產(chǎn)生熱量的80%被水吸收，
所以Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{80%}$=$\frac{6.72×1{0}^{6}J}{80%}$=8.4×10⁶J．
 由Q_放=W=Pt得：
t=$\frac{{Q}_{放}}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2000W}$=4.2×10³s=70min．
答：（1）選擇乙．
因?yàn)橐規(guī)в薪拥鼐�，當(dāng)熱水器萬一漏電時(shí)，電流可通過接地線流入大地，避免觸電危險(xiǎn)；
（2）該電熱水器正常工作時(shí)電熱絲的電阻為24.2Ω．
（3）使水溫由20℃升高到60℃所需的時(shí)間為70min．

點(diǎn)評 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題．與生活相連，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用，且加強(qiáng)了學(xué)生的節(jié)能環(huán)保的意識．計(jì)算時(shí)注意單位的統(tǒng)一．