Question

2．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，把電水壺裝滿初溫為20℃的水后閉合開關，將水燒開，已知c_水=4.2×10³J/（kg•℃），電水壺燒水過程中的能量轉化效率是80%．求：

額定電壓	220V
額定功率	2000W
容    量	1L

①電水壺內(nèi)水的質(zhì)量；
②水吸收的熱量；
③把這些水燒開所需要的時間．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)可知電水壺裝滿水水的體積，利用m=ρV求水的質(zhì)量；
（2）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫（在標準大氣壓下，水的沸點為100℃），利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；
（3）知道電水壺燒水過程中的能量轉化效率，可求消耗的電能，從銘牌知道電水壺的功率，利用t=$\frac{W}{P}$求燒水時間．

解答 解：
（1）電水壺裝滿水水的體積V=1L=1×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
（2）在標準大氣壓下，水的沸點為100℃，
水吸收的熱量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×10⁵J，
（3）電水壺在額定電壓下，P=P_額=2000W，
電水壺燒水過程中的能量轉化效率$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$=80%；
消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{80%}$=4.2×10⁵J，
燒水時間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{2000W}$=210s=3.5min．
答：①電水壺內(nèi)水的質(zhì)量為1kg；
②水吸收的熱量為3.36×10⁵J；
③把這些水燒開所需要的時間為3.5min．

點評 本題是一道電學和熱學的綜合計算題，考查了質(zhì)量、熱量和電功的計算，與生活相連，使學生覺得學了物理有用，注意用公式W=Pt計算時的單位要配套．