Question

17．小明家的電能表如圖所示，他家電熱水器的額定功率為2000W．某次他關(guān)閉家中其他用電器，只讓該熱水器正常工作了48min，將60L水從20℃加熱到40℃，則水吸收的熱量為5.04×10⁶J，此過(guò)程中他家電能表的鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)了4800r；若在用電高峰時(shí)電壓下降10%，則此電熱水器工作時(shí)的實(shí)際功率將變?yōu)?620W．[C_水=4.2×10³J/（kg•℃），p_水=1.0×10³kg/m³，不考慮電熱水器的電阻隨溫度的變化，必要時(shí)，結(jié)果可保留整數(shù)]．

Answer 1

分析 （1）由ρ=$\frac{m}{V}$可求得水的質(zhì)量，根據(jù)Q_吸=cm△t計(jì)算水吸收的熱量；
（2）“3000r/kW•h”的意思是：每消耗1kW•h的電能，轉(zhuǎn)盤(pán)就轉(zhuǎn)過(guò)3000r，可求轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)1轉(zhuǎn)消耗的電能；
已知熱水器的功率和工作時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt可求消耗的電能，進(jìn)一步求出電能表的轉(zhuǎn)數(shù)．
（3）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得電熱絲的電阻，求出實(shí)際電壓，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$即可求出電熱水器的實(shí)際功率；

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量m=ρV=1.0×10³kg/m³×60×10^-3m³=60kg；
水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×60kg×（40℃-20℃）=5.04×10⁶J；
（2）電能表上“3000r/kW•h”的意思是：每消耗1kW•h的電能，轉(zhuǎn)盤(pán)就轉(zhuǎn)過(guò)3000r；
所以轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)1轉(zhuǎn)消耗的電能為：$\frac{1}{3000}$kW•h=$\frac{1}{3000}$×3.6×10⁶J=1200J；
由P=$\frac{W}{t}$，
所以熱水器消耗的電能為W=Pt=2kW×$\frac{48}{60}$h=1.6kW•h=1.6×3.6×10⁶J=5.76×10⁶J，
電能表轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為n=$\frac{5.76×1{0}^{6}}{1200J}$=4800轉(zhuǎn)．
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得電熱絲的電阻R=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{2000W}$=24.2Ω，
實(shí)際電壓U_實(shí)際=U-10%U=220V-10%×220V=198V，
當(dāng)實(shí)際電壓U=198V時(shí)，不考慮電熱絲電阻的變化，實(shí)際功率：
P_實(shí)=$\frac{{U}_{實(shí)際}^{2}}{R}$=$\frac{{（198V）}^{2}}{24.2Ω}$=1620W．
故答案為：5.04×10⁶；4800；1620．

點(diǎn)評(píng) 本題考查消耗電能和電能表轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是對(duì)電能表參數(shù)物理意義的正確理解，解題過(guò)程中要注意單位的換算．