Question

16．燕燕家的電熱水壺有回執(zhí)和保溫兩種狀態(tài)．銘牌上部分信息如圖甲所示，電熱水壺的簡化電路如圖乙所示，在家中，燕燕關(guān)閉其他所有用電器，在只有電熱水壺正常工作的情況下，將電熱水壺裝滿初溫為20度的水，在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將水燒開，用時10分鐘，她家標(biāo)有“600R/kW•h”字樣的電能表盤轉(zhuǎn)動了120轉(zhuǎn)．問：
（1）電熱水壺中的水吸收的熱量是多少？【c_水=4.2×10³J/（kg•℃）】
（2）該電熱水壺的加熱功率是多少？
（3）當(dāng)S閉合，S₁斷開時，電熱水壺處于加熱狀態(tài)還是保溫狀態(tài)？請說明理由．

Answer 1

分析 （1）由密度公式的變形公式m=ρV可以求出水的質(zhì)量；知道水的比熱容和溫度變化，利用Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)電能表轉(zhuǎn)過的圈數(shù)求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求該電熱水壺的加熱功率；
（3）當(dāng)S閉合、S₁斷開時，只有R₁連入電路，分析電路電阻的大小，根據(jù)電功率公式分析電路功率大小可知飲水機處于哪種工作狀態(tài)．

解答 解：
（1）由圖甲可知：V=2L=2×10^-3m³，
則由密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，裝滿水水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg；
一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點是100℃，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J；
（2）電熱水壺10min消耗的電能：
W=$\frac{120}{600}$kW•h=0.2kW•h，
電熱水壺的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.2kW•h}{\frac{10}{60}h}$=1.2kW；
（3）由電路圖可知，當(dāng)S閉合、S₁斷開時，只有R₁連入電路；當(dāng)S、S₁都閉合時，R₁、R₂并聯(lián)接入電路，
兩種情況相比，當(dāng)S閉合、S₁斷開時，電路電阻大，飲水機的工作電流較小，根據(jù)P=UI可知，此時飲水機消耗的電功率也較小，故當(dāng)S閉合、S₁斷開時飲水機處于保溫狀態(tài)．
答：（1）電熱水壺中的水吸收的熱量是6.72×10⁵J；
（2）該電熱水壺的加熱功率是1.2kW；
（3）因為當(dāng)S閉合、S₁斷開時，電路電阻大，飲水機的工作電流較小，根據(jù)P=UI可知，此時飲水機消耗的電功率也較小，處于保溫狀態(tài)．

點評 本題考查了求水吸收的熱量、熱水壺的功率，涉及到加熱和保溫狀態(tài)的判斷，知識點較多，是一道綜合題，要求靈活應(yīng)用密度公式、吸熱公式、電功率的定義式P=$\frac{W}{t}$和主公式P=UI．