Question

電熱器是現(xiàn)在家庭中常用的家用電器．小明家新買(mǎi)了一臺(tái)熱水器，熱水器上有這樣的銘牌：

額定電壓	220V	頻率	50Hz	防觸電保護(hù)類(lèi)型	I級(jí)
額定功率	2000W	凈重	22kg	容積	20L

小明準(zhǔn)備同爸爸一起安裝熱水器．
請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：
（1）他們應(yīng)當(dāng)選用圖中

 

號(hào)插座為熱水器插座，因?yàn)檫@種插座

 

．
（2）小明家客廳中安裝的是一盞“220V 60W”的白熾燈，如果只有這盞燈和電熱器連入電路，當(dāng)他們正常工作時(shí)，電路中的電流和電阻會(huì)多大？
（3）電熱水器中裝滿水時(shí)，電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收，那么將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電多長(zhǎng)時(shí)間？
（4）媽媽認(rèn)為客廳中使用40W的燈泡亮度就足夠了．但是家中有2個(gè)燈泡，標(biāo)簽都模糊不清了，媽媽只記得一只是60W的、一只是40W的，不將燈泡連入電路，你有辦法分辨出兩只燈泡嗎？說(shuō)明你的方法和理由．

Answer 1

分析：（1）熱水器的外殼是金屬外殼，為了防止觸電，要通過(guò)三孔插座接地線；
（2）此時(shí)電路的總功率等于為電熱器和白熾燈的功率之和，根據(jù)P=UI分別求出干路中的電流，再由歐姆定律求得電路中的總阻值；
（3）由表可知，電熱水器裝滿水時(shí)水的體積，利用密度公式計(jì)算出水的質(zhì)量，根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量，再由效率、功率公式計(jì)算所要用的時(shí)間；
（4）由P=

U2

R

知，在額定電壓一定時(shí)，電阻越小，額定功率越大，60W比40W的白熾燈的電阻�。�60W和40W燈泡的燈絲長(zhǎng)度相同，材料相同，電阻越小的越粗；通過(guò)觀察燈絲的粗細(xì)能辨別燈泡的功率．

解答：解：
（1）為了防止發(fā)生觸電現(xiàn)象，電熱水器必須接地線，而2插座有接地線的插孔，因此應(yīng)選擇2號(hào)插座；
（2）電路中的總功率：
P_總=P₁+P_L=2000W+60W=2060W
根據(jù)P=UI可得，電路中的電流：
I_總=

P總

U

=

2060W

220V

≈9.36A；
根據(jù)歐姆定律可得，電路中的電阻：
R=

U

I

=

220V

9.36A

≈23.5Ω； 
（3）根據(jù)ρ=

m

V

可得，將該電熱水器裝滿水時(shí)水的質(zhì)量為：
m=ρV=1×10³kg/m³×20×10^-3m³=20kg，
水需要吸收熱量為：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×（80℃-20℃）=5.04×10⁶J，
∵電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收，
∴W_電=

Q吸

η

=

5.04×106J

80%

=6.3×10⁶J，
根據(jù)P=

W

t

可得，加熱時(shí)間：
t=

W電

P

=

6.3×106J

2000W

=3150s=52.5min；
（4）比較兩個(gè)燈泡的燈絲，燈絲粗的燈泡電阻小，額定功率大，也就是60W的燈泡；
因?yàn)樵诓牧虾烷L(zhǎng)度相同時(shí)，燈絲粗的電阻小，由P=

U2

R

知，在電壓一定時(shí)，電阻小的燈泡功率大．
答：（1）（1）2；具有接地功；
（2）當(dāng)他們正常工作時(shí)，電路中的電流和電阻分別為9.36A和23.5Ω；
（3）將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電52.5min；
（4）觀察燈絲，粗的為60W，細(xì)的為40W；因?yàn)樵诓牧虾烷L(zhǎng)度相同時(shí)，燈絲粗的電阻小，由P=

U2

R

知，在電壓一定時(shí)，電阻小的燈泡功率大．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電流與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，涉及了安全用電的知識(shí)，熱量、電功、電功率的計(jì)算及影響電阻的因素的分析，本題有一定的難度，解題時(shí)一定要認(rèn)真分析．