Question

14．電熱水壺由于采用了防干燒和自動斷電的功能，因而快速、安個和操作方便，現(xiàn)在已走進大部分城市家庭，如圖的是張強同學家新買的某型號電熱水壺及其上而的銘牌．求：
（1）該燒水壺正常工作時的電流．
（2）張強同學使用該電熱水壺在額定電壓下燒開一壺水（初溫為20℃）時，發(fā)現(xiàn)標有，“3000r/（kW•h）”的電能表轉(zhuǎn)了600轉(zhuǎn)，則該電熱水壺的電加熱效率是多少？〔在1標準大壓下，ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）電熱水壺在設(shè)計構(gòu)造中運用了許多物理知識．請你舉出兩點，并說明這樣設(shè)計的好處．（舉兩例）

Answer 1

分析 （1）燒水壺正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出電流；
（2）先根據(jù)密度的變形公式求出水的質(zhì)量，在1標準大壓下水的沸點是100℃，根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量；“3000r/kW•h”表示每消耗1kW•h的電能，電能表表盤轉(zhuǎn)3000r，據(jù)此求出表盤轉(zhuǎn)600轉(zhuǎn)消耗的電能，最后利用效率公式求出該電熱水壺的電加熱效率；
（3）電熱壺中應(yīng)用了很多物理知識，如水開了會響，水不會將壺蓋頂出，電源線接地等．

解答 解：（1）由P=UI可得，該燒水壺正常工作時的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{900W}{220V}$≈4.09A；
（2）一壺水的體積：
V=1.8L=1.8dm³=1.8×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.8×10^-3m³=1.8kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.8kg×（100℃-20℃）
=6.048×10⁵J，
電熱水壺消耗的電能：
W=$\frac{600}{3000}$kW•h=0.2kW•h=7.2×10⁵J，
該電熱水壺的電加熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.048×1{0}^{5}J}{7.2×1{0}^{5}J}$×100%=84%；
（3）①手柄寬而扁而且有花紋，好處：增大受力面積減小對手的壓強、增大接觸面得粗糙程度增大摩擦；
②用三腳插頭和三孔插座，使電熱壺的外殼接地，防止壺身漏電時造成觸電事故．
答：（1）該燒水壺正常工作時的電流為4.09A；
（2）該電熱水壺的效率為84%；
（3）①手柄寬而扁而且有花紋，好處：增大受力面積減小對手的壓強、增大接觸面得粗糙程度增大摩擦；
②用三腳插頭和三孔插座，使電熱壺的外殼接地，防止壺身漏電時造成觸電事故．

點評 本題是一道電學與熱學的綜合應(yīng)用題，涉及到了電功率公式、密度公式和吸熱公式、電功公式、效率公式的應(yīng)用，綜合性強；與生活相連，使學生覺得學了物理有用．