Question

9．小明家現(xiàn)有用電器的總功率為7500W，這些用電器的額定電壓都是220V，安裝的電能表如圖甲所示．

（1）小明家新買(mǎi)了一個(gè)電熱水壺（如圖乙），其銘牌如丙所示，為保證電能表穩(wěn)定安全工作，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷小明家的新舊用電器能否全部同時(shí)使用？
（2）電熱水壺裝滿水在額定電壓下正常工作時(shí)，其燒水效率為80%，在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將滿壺初溫為20℃的水燒開(kāi)需要多長(zhǎng)時(shí)間？[水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）用電高峰時(shí)，家中實(shí)際電壓低于220V，小明關(guān)閉家中其他所有用電器，只讓電熱水壺單獨(dú)燒水工作，測(cè)得電能表轉(zhuǎn)盤(pán)每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)40轉(zhuǎn)，此過(guò)程中電熱水壺的實(shí)際功率為多大？

Answer 1

分析 （1）已知電能表的額定電壓和標(biāo)定電流，根據(jù)公式P=UI可求電路最大功率，再與新舊用電器總功率比較，即可得出結(jié)論；
（2）1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，知道水的體積，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，又知道水的比熱容、初末溫，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)效率公式求出消耗的電能，利用W=Pt求出燒開(kāi)水需要的時(shí)間；
（3）電能表上標(biāo)“3000r/（kW•h）”，其意義：每消耗1kW•h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，據(jù)此求出轉(zhuǎn)過(guò)40轉(zhuǎn)消耗的電能，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出該電熱水壺的實(shí)際功率．

解答 解：（1）電能表長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作的最大功率：
P_大=UI=220V×40A=8800W，
新舊用電器的總功率：
P_總=7500W+1000W=8500W＜P_大，
所以，新舊用電器可以全部同時(shí)使用；
（2）一滿壺水的體積：
V=2L=2×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，則水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）
=6.72×10⁵J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{80%}$=8.4×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，需要的加熱時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{1000W}$=840s；
（3）電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)40轉(zhuǎn)，電熱水壺消耗的電能：
W′=$\frac{40}{3000}$kW•h=$\frac{40}{3000}$×3.6×10⁶J=4.8×10⁴J，
電熱水壺的實(shí)際功率：
P′=$\frac{W′}{t′}$=$\frac{4.8×1{0}^{4}J}{60s}$=800W．
答：（1）通過(guò)計(jì)算可知小明家的新舊用電器能全部同時(shí)使用；
（2）將滿壺初溫為20℃的水燒開(kāi)需要840s；
（3）此過(guò)程中電熱水壺的實(shí)際功率為800W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、密度公式、吸熱公式、效率公式、電功公式的綜合應(yīng)用以及對(duì)電能表參數(shù)含義的理解與掌握，要注意1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃以及單位的換算．