Question

【題目】如圖表是小強家電熱水壺的部分銘牌，他利用所學(xué)的知識進行了以下測量和操作．電熱水壺內(nèi)裝滿水，正常工作5min水溫由20℃升高到90℃．請你計算：
（1）水吸收的熱量是多少？
（2）電水壺正常工作時的電流多大？
（3）電水壺正常工作5min消耗多少電能？比較（1）和（3）的計算結(jié)果，你有什么發(fā)現(xiàn)？并做出簡單解釋．
（4）按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，電熱水壺使用的電源連接線不能過長，橫截面積不能過�。�小強仔細觀察了家里的一些大功率用電器，如空調(diào)、電暖氣的電源線也有這樣的特點，請結(jié)合焦耳定律解釋這樣規(guī)定的原因．

Answer 1

【答案】
（1）解：由銘牌可知，電熱水壺的最大容量為1kg，電熱水壺內(nèi)裝滿水，則水的質(zhì)量為1kg，

水需要吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103 J/（kg℃）×1kg×（90℃﹣20℃）=2.94×105J；

答：水吸收的熱量是2.94×105J；

（2）解：由銘牌可知，電水壺的額定功率為1100W，額定電壓為220V，

由P=UI得電水壺正常工作時的電流：

I= = =5A；

答：電水壺正常工作時的電流為5A；

（3）解：電水壺正常工作t=5min=300s，

由p= 得電水壺正常工作5min消耗電能：

W=Pt=1100W×5×60s=3.3×105J；

通過以上計算可知加熱水的過程中，電水壺消耗的電能大于水吸收的熱量．這是因為加熱過程中，水吸收熱量的同時，容器也要吸收熱量，同時還要向外散熱，使消耗的電能大于水吸收的熱量；

答：電水壺正常工作5min消耗電能3.3×105J；

電水壺消耗的電能大于水吸收的熱量．這是因為加熱過程中，水吸收熱量的同時，容器也要吸收熱量，同時還要向外散熱，使消耗的電能大于水吸收的熱量；

（4）解：電熱水壺等功率較大的用電器，工作時通過連接線的電流會較大；而如果電源連接線過長或橫截面積過小，則連接線的電阻就會增大，由焦耳定律可知，在一定時間內(nèi)電流通過連接線產(chǎn)生的熱量就會增加，容易引起火災(zāi)等安全事故．

答：電熱水壺等功率較大的用電器，工作時通過連接線的電流會較大；而如果電源連接線過長或橫截面積過小，則連接線的電阻就會增大，由焦耳定律可知，在一定時間內(nèi)電流通過連接線產(chǎn)生的熱量就會增加，容易引起火災(zāi)等安全事故．

【解析】（1）已知水的質(zhì)量、初溫和末溫，可用Q吸=cm（t﹣t0）計算水吸收的熱量；（2）已知額定功率和額定電壓，可用I= 計算電水壺正常工作時的電流；（3）已知額定功率和和工作時間，可用W=Pt計算消耗的電能； 將計算得到的消耗的電能與水吸收的熱量進行比較，兩者的差異可以從能量轉(zhuǎn)化過程中存在的損失考慮；（4）由焦耳定律知，如果電源連接線過長，橫截面積過小，電阻就會增大，產(chǎn)生的熱量增加，容易發(fā)熱造成火災(zāi)．