12.在一次課外活動(dòng)中,小華同學(xué)對(duì)家里的一臺(tái)快速電熱水壺進(jìn)行了相關(guān)的觀察和研究,并記錄了電熱水壺及他家電能表的有關(guān)數(shù)據(jù),如表所示.(不考慮溫度對(duì)電阻的影響,$\sqrt{48.4}$≈6.96).請(qǐng)你根據(jù)小華同學(xué)在活動(dòng)中獲得的有關(guān)資料,求解在這段時(shí)間內(nèi):
觀察對(duì)象有關(guān)記錄研究活動(dòng)
電熱水壺
銘牌
U=220V
P=1kW
①用電熱水壺加熱一壺水(水的質(zhì)量m=2kg,初溫t0=30℃)
②關(guān)閉家里其它用電器.只將該電熱水壺接入電路燒水,觀察到電能表表盤(pán)在5min內(nèi)轉(zhuǎn)了150r,最后測(cè)得水的溫度 t=50℃
電能表
銘牌
220V 10(40)A[
50Hz 2000r/kW•h
(1)水所吸收的熱量;    
(2)電熱水壺的電阻;
(3)電熱水壺的實(shí)際電壓;
(4)電熱水壺?zé)男剩?

分析 (1)知道水壺內(nèi)水的質(zhì)量、水的密度、水溫度的變化,利用吸熱公式求水吸收的熱量;
(2)根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的變形公式求出電熱水壺的電阻;
(3)知道只將電熱水壺接入電路燒水觀察電能表,表盤(pán)在5min內(nèi)轉(zhuǎn)了150r,利用電能表的參數(shù)“2000r/kW•h”求電熱水壺工作5min消耗的電能;利用P=$\frac{W}{t}$求電熱水壺的實(shí)際功率,再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的變形公式求出電熱水壺的實(shí)際電壓;
(4)水吸收的熱量與實(shí)際消耗的電能的比值為電熱水壺的效率.

解答 解:
(1)Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(50℃-30℃)=1.68×105J;
(2)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,電熱水壺的電阻:
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{(220V)^{2}}{1000W}$=48.4Ω;
(3)電熱水壺工作5min消耗的電能:
W=$\frac{150}{2000}$kW•h=0.075kW•h;
電熱水壺的實(shí)際功率:
P實(shí)=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.075kW•h}{\frac{5}{60}h}$=0.9kW=900W;
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得:
U實(shí)=$\sqrt{{P}_{實(shí)}R}$=$\sqrt{900W×48.4Ω}$≈209V;
(4)電熱水壺?zé)男剩?br />η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{0.075×3.6×1{0}^{6}J}$≈62.2%.
答:(1)水所吸收的熱量為1.68×105J;    
(2)電熱水壺的電阻為48.4Ω;
(3)電熱水壺的實(shí)際電壓為209V;
(4)電熱水壺?zé)男蕿?2.2%.

點(diǎn)評(píng) 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,涉及到了實(shí)際電壓、實(shí)際功率、額定電壓、額定功率、消耗電能的計(jì)算,對(duì)電能表參數(shù)的理解、電功率的計(jì)算、熱量公式的運(yùn)用,屬于難題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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