Question

8．如圖是某型號的泡茶壺，銘牌如表所示，泡茶壺的熱效率是87.5%．將裝有初溫為25℃的水的泡茶壺單獨接在標有“3000R/kW•h”字樣的電能表上，在標準大氣壓下，泡茶壺工作了6min剛好將水燒開，電能表的轉盤轉了300轉，則在此過程中泡茶壺消耗的電能是3.6×10⁵J，泡茶壺兩端的實際電壓是200V，水吸收的熱量是3.15×10⁵J，水平桌面受到的壓強為9×10²Pa．（C_水=4.2×10³J/（kg•℃）

型　　號	HX****
額定電壓	220V
額定功率	1210W
自身質量	0.8kg
底盤面積	200cm2

Answer 1

分析 （1）3000r/kW•h表示的是電路中每消耗1kW•h的電能，電能表的轉盤轉3000r，據此求出轉盤轉了300轉消耗的電能；
（2）知道泡茶壺的熱效率，根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出水吸收的熱量；
（3）知道養(yǎng)生壺的額定電壓和額定功率，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出其電阻，泡茶壺為純電阻用電器，產生的熱量和消耗的電能相等，根據Q=I²Rt求出泡茶壺工作時的實際電流；
知道泡茶壺的電阻和通過的電流，根據歐姆定律求出泡茶壺兩端的實際電壓．
（4）根據Q_吸=cm（t-t₀）求出壺中水的質量．然后可知水的重力；
水平桌面受到的壓力等于壺和水的重力，利用p=$\frac{F}{S}$可求得水平桌面受到的壓強．

解答 解：（1）泡茶壺消耗的電能：
W=$\frac{300}{3000}$kW•h=0.1kW•h=3.6×10⁵J；
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，水吸收的熱量：
Q_吸=Wη=3.6×10⁵J×87.5%=3.15×10⁵J，
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，泡茶壺的電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1210W}$=40Ω，
養(yǎng)生壺消耗電能產生的熱量：Q=W=3.6×10⁵J，
由Q=I²Rt可得，養(yǎng)生壺工作時的實際電流：
I=$\sqrt{\frac{Q}{Rt}}$=$\sqrt{\frac{3.6×1{0}^{5}J}{40Ω×6×60s}}$=5A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，養(yǎng)生壺兩端的實際電壓：
U_實=IR=5A×40Ω=200V；
（3）由Q_吸=cm（t-t₀）可得，壺中水的質量：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{3.15×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-25℃）}$=1kg．
水平桌面受到的壓力：F=G_總=m_總g=（0.8kg+1kg）×10N/kg=18N，
水平桌面受到的壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{18N}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=9×10²Pa，
故答案為：3.6×10⁵；200；3.15×10⁵；9×10²．

點評 本題以泡茶壺為載體考查了電能表參數的理解、電功率公式、焦耳定律、歐姆定律、吸熱公式和效率公式的應用，要注意標準大氣壓下水的沸點是100℃．