Question

某電水壺的銘牌信息如圖所示，電水壺在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下工作.【c_水=4.2×10³J/（kg·℃）】
（1）電水壺裝滿初溫為20℃的水時(shí)，在額定電壓下將水燒開用了7 min. 求：
①水吸收的熱量是多少?
②電水壺?zé)�水過程中的能量轉(zhuǎn)化效率是多少?
（2）農(nóng)村電網(wǎng)改造前，用電高峰時(shí)電壓會(huì)下降10％.求：這時(shí)電水壺的實(shí)際功率P₁（電阻不隨溫度改變）
（3）為使電水壺的功率在用電高峰時(shí)仍能達(dá)到2000W，甲、乙兩位同學(xué)對(duì)電水壺的電路進(jìn)行了改造，在原電阻絲R₁兩端并聯(lián)一個(gè)電阻絲R₂，如圖2所示，并分別推導(dǎo)出了R₂的表達(dá)式.
甲同學(xué)：，乙同學(xué)：
請(qǐng)你指出哪個(gè)表達(dá)式是錯(cuò)誤的，并分析若用此電阻絲來改造電水壺的結(jié)果.

Answer 1

解：
（1）
①水吸收的熱量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg·℃）×2 kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J；
②消耗的電能：：W=Pt=2000W×7×60s=8.4×10⁵ J
能量轉(zhuǎn)化效率：η=×100％=×100％=80％．
（2）實(shí)際電壓：U_實(shí)=U_額（1-10％）= 220V×（1-10％）=198V
電阻絲的電阻：R₁===24.2Ω
實(shí)際功率：P₁===1620W
（3）乙同學(xué)的R₂ =是錯(cuò)誤的，分析過程：通過比較可知，乙同學(xué)計(jì)算的R₂小于甲同學(xué)計(jì)算的R₂，乙同學(xué)的R₂接入電路后，電路消耗的總功率大于2000W，導(dǎo)線中的電流過大，存在安全隱患。