Question

20．小夏是個(gè)很善于把物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的同學(xué)．最近小明家中剛買了一個(gè)電熱水壺，他仔細(xì)現(xiàn)察了熱水壺的銘牌，如圖所示．求：

（1）正常工作時(shí)在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)電熱水壺裝入最大容量的水由20℃燒開，水需要吸收多少熱量？
（2）若正常工作時(shí)電熱絲產(chǎn)生的熱量有80%被水吸收，要使水溫從20℃燒開，需要的加熱時(shí)間．
（3）若這個(gè)熱水壺每天正常工作30min，一個(gè)月（30天計(jì)算）要消耗多少電能，一個(gè)月要繳納多少電費(fèi)．（電價(jià)0.6元/kwh）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)密度公式的變形公式求出水的質(zhì)量，又知道在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水需要吸收的熱量；
（2）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%的變形公式W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$求出電熱水壺消耗的電能，然后根據(jù)P=$\frac{W}{t}$的變形公式t=$\frac{W}{P}$求出需要的加熱時(shí)間；
（3）先求出電熱水壺一個(gè)月（30天計(jì)算）工作的總時(shí)間，然后根據(jù)W=Pt求出電熱水壺一個(gè)月消耗的電能；又知道電價(jià)0.6元/（kw•h），進(jìn)而求出一個(gè)月要繳納的電費(fèi)．

解答 解：（1）水的體積V=2.0L=2.0dm³=2.0×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2.0×10^-3m³=2kg，
在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)t=100℃，
則水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）
=6.72×10⁵J．
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%得，電熱水壺消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{80%}$=8.4×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$得，需要的加熱時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{2000W}$=420s；
（3）電熱水壺一個(gè)月（30天計(jì)算）工作的總時(shí)間：
t′=30×30min=900min=15h，
電熱水壺功率P=2000W=2kW，
則電熱水壺一個(gè)月消耗的電能：
W′=Pt′=2kW×15h=30kw•h．
繳納電費(fèi)：30kw•h×0.6元/（kw•h）=18元．
答：（1）正常工作時(shí)在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)電熱水壺裝入最大容量的水由20℃燒開，水需要吸收6.72×10⁵J熱量；
（2）若正常工作時(shí)電熱絲產(chǎn)生的熱量有80%被水吸收，要使水溫從20℃燒開，需要的加熱時(shí)間為420s；
（3）若這個(gè)熱水壺每天正常工作30min，一個(gè)月（30天計(jì)算）要消耗30kw•h電能，一個(gè)月要繳納18元電費(fèi)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功與熱量的綜合計(jì)算，涉及到密度公式、吸熱公式、效率公式以及電功公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是從熱水壺的銘牌上得出相關(guān)信息，計(jì)算過程要注意單位的換算，與生活實(shí)際緊密聯(lián)系，有意義！