Question

如圖所示是家庭中所用的一種電水壺的外形及其銘牌，請(qǐng)你根據(jù)圖中所提供的信息完成以下問題：
（1）圖乙中觀察壺內(nèi)水位的玻璃管利用

 

原理來工作．
（2）已知壺中裝滿水時(shí)水位高為10cm，此時(shí)水對(duì)水壺底的壓強(qiáng)是多少？
（3）把初溫為20℃的一滿壺水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，水需要吸收多少熱量？
（4）在不計(jì)熱量損失的情況下，電水壺正常工作時(shí)燒開一滿壺水需要多長(zhǎng)時(shí)間？[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）、g=10N/kg]

Answer 1

分析：（1）根據(jù)連通器的原理可知，壺內(nèi)水位的玻璃管與壺內(nèi)的水位是相平的，通過觀察玻璃管內(nèi)水位的高低就可判斷壺內(nèi)水位的高低．
（2）已知水的深度，根據(jù)公式P=ρgh可求水對(duì)水壺底的壓強(qiáng)．
（3）已知水壺的容積和水的密度，根據(jù)公式m=ρV求出壺內(nèi)水的質(zhì)量，再利用公式Q=cm△t可求水燒開時(shí)吸收的熱量．
（4）在不計(jì)熱量損失的情況下，水吸收的熱量等于消耗的電能，Q=W，水壺的額定功率已知，根據(jù)公式t=

W

P

可求電水壺正常工作時(shí)燒開一滿壺水需要的時(shí)間．

解答：解：（1）壺內(nèi)水位的玻璃管是根據(jù)連通器的原理來工作的．
（2）水對(duì)壺底的壓強(qiáng)：P=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.0×10³Pa．
答：此時(shí)水對(duì)水壺底的壓強(qiáng)是1.0×10³Pa．
（3）裝滿水時(shí)水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.2×10^-3m³=1.2kg，
燒開水吸收的熱量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.2kg×（100℃-20℃）=4.032×10⁵J．
答：水需要吸收熱量4.032×10⁵J．
（4）燒開一滿壺水的時(shí)間：t=

W

P

=

4.032×105J

1500W

≈269s．
答：電水壺正常工作時(shí)燒開一滿壺水需要269s．

點(diǎn)評(píng)：本題考查液體壓強(qiáng)、質(zhì)量、熱量、時(shí)間等的計(jì)算以及連通器的原理，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是知道沒有熱量損失時(shí)吸收的熱量等于消耗電能釋放的熱量，解題過程中還要注意單位的換算．