Question

小芳和媽媽一起去商場購買電熱水器，售貨員向她們推薦一種“速熱變?nèi)菔健睙崴�器．這種電熱水器有兩種加熱模式：當(dāng)少量用水時(shí)，使甩“半膽加熱”模式，只用上面的加熱棒加熱上半膽水；而當(dāng)需要的熱水量較大時(shí)，熱水器便啟動(dòng)“整膽加熱”模式，使用上、下兩根加熱棒同時(shí)加熱．下表為該熱水器的銘牌，請根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)作答．

商品名稱	額定壓強(qiáng)	加熱功率	配送質(zhì)量	容量	最高加熱 溫度	效率
××加熱器	0.8Mpa	半膽1000W 整膽2000W	30kg	半膽40L 整膽80L	80℃	80%

（1）請你判斷使用“整膽加熱”模式時(shí)兩根電加熱棒的電路連接方式．
（2）使用電熱水器“整膽加熱”模式時(shí)，若使水溫從20℃升高到60℃，水需要吸收多少熱量？電熱水器需要加熱多長時(shí)間？[c_水=4.2×10³J/，ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

【答案】分析：（1）由題知，需要的熱水量較大時(shí)，熱水器便啟動(dòng)“整膽加熱”模式，使用上、下兩根加熱棒同時(shí)加熱，利用公式分析連接方式．
（2）知道整膽的容積，利用密度公式可以求水的質(zhì)量，又知道水的密度、水的溫度變化值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；知道了水吸收的熱量和電熱水器的效率可以計(jì)算電流做功，再根據(jù)電功率公式求工作時(shí)間．
解答：解：（1）由公式可知，當(dāng)電熱器兩端的電壓和通電時(shí)間一定時(shí)，要產(chǎn)生較多的熱量，需要使電路的電阻較小，所以必須使兩根加熱棒并聯(lián)；
（2）水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×80kg×（60℃-20℃）=1.344×10⁷J；
∵η=，
∴，
電熱水器需要加熱時(shí)間：
=140min．
答：（1）使用“整膽加熱”模式時(shí)，兩根電加熱棒的電路連接方式是并聯(lián)；
（2）使用電熱水器“整膽加熱”模式時(shí)，若使水溫從20℃升高到60℃，水需要吸收1.344×10⁷J的熱量；
電熱水器需要加熱140min．
點(diǎn)評：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用，涉及到了電阻連接方式的判斷、吸收熱量的計(jì)算、電功的計(jì)算，綜合性強(qiáng)，屬于難題．