Question

5．用如圖甲所示的電熱水壺，其額定電壓為220V，額定電流為4.4A，熱水壺的內(nèi)部電路如圖乙所示．該熱水壺把1L水從20℃加熱到100℃所需的時(shí)間為500s． （c_水=4.2×10³J/（kg•℃）．求：
（1）加熱過(guò)程水吸收的熱量．
（2）加熱過(guò)程電阻絲產(chǎn)生的熱量．
（3）若電阻絲的電阻保持不變，當(dāng)該熱水壺的實(shí)際功率為800W時(shí)，計(jì)算實(shí)際電壓．

Answer 1

分析 （1）知道水的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質(zhì)量，又知道水的初溫、末溫和比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)Q=W=UIt求出加熱過(guò)程電阻絲產(chǎn)生的熱量；
（3）根據(jù)歐姆定律求出電熱水壺的電阻，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出實(shí)際電壓．

解答 解：（1）水壺中水的體積：
V=1L=1dm³=1.0×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
則水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）
=3.36×10⁵J；
（2）加熱過(guò)程電阻絲產(chǎn)生的熱量：
Q=W=UIt=220V×4.4A×500s=4.84×10⁵J；
（3）由I=$\frac{U}{R}$可得，電熱水壺的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{4.4A}$=50Ω，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，實(shí)際電壓：
U_實(shí)=$\sqrt{P′R}$=$\sqrt{800W×50Ω}$=200V．
答：（1）加熱過(guò)程水吸收的熱量為3.36×10⁵J；
（2）加熱過(guò)程電阻絲產(chǎn)生的熱量為4.84×10⁵J；
（3）當(dāng)該熱水壺的實(shí)際功率為800W時(shí)，其實(shí)際電壓為200V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了密度公式、吸熱公式、電熱公式和電功率公式的靈活應(yīng)用，計(jì)算過(guò)程要注意單位的換算．