Question

家庭中常用電熱水壺燒水，它具有方便、環保的優點．下表是某同學收集到的一電熱水壺的有關數據，請按要求作答．

電熱水壺 銘牌	額定電壓U/V	220
	額定功率P/W	484
	容積V/L	0.5

（1）在一標準大氣壓下燒開一壺20℃的水至少需吸收多少熱量？需要加熱多長時間？
（2）實際上燒開一壺水需要7min，若不計能量損失，求電源的實際電壓是多少？
（3）燒開一壺水實際加熱時間總大于理論計算時間．你認為產生這種現象的原因是什么？請簡要分析．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知壺的容積，利用密度公式求一壺水的質量，知道水的初溫和末溫（一標準大氣壓下水的沸點為100℃），根據公式Q_吸=cm△t可求吸收的熱量；由題知，水吸收的熱量等于消耗電能產生的熱量，即Q_吸=W，根據公式t=可求電熱水壺理論上需要的加熱時間；
（2）求出了燒開一壺水吸收的熱量，實際功率P_實=，由于P_實=、P_額=，可求實際電壓的大��；
（3）實際上燒開一壺水的加熱時間總是要大于理論計算時間，這是因為在實際上燒開水時，水在吸收熱量時也向空氣中散熱，同時壺本身也要吸收熱量，也可能電壓低于220 V，這些因素均會造成實際加熱時間的延長．
解答：解：
（1）水的體積：
V=0.5L=0.5×10^-3m³，
水的質量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.5×10^-3m³=0.5kg，
Q_吸=cm_水△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃-20℃）
=1.68×10⁵J；
由題知，Q_吸=W，
熱水壺理論上需要的加熱時間；
t==≈347s≈5.8min；
（2）P_實===400W，
∵P_實=，P_額=，
∴P_實：P_額=：=（U_實）²：（U_額）²=400W：480W
∴（U_實）²：（220W）²=400W：484W
∴U_實=200V；
（3）在實際上燒開水時，水在吸收熱量時也向空氣中散熱，存在熱損失，也可能電壓低于220V，會造成實際加熱時間的延長．
答：（1）在一標準大氣壓下燒開一壺20℃的水至少需吸收1.68×10⁵J的熱量；需要加熱347s；
（2）電源的實際電壓是200V；
（3）存在熱損失或電源電壓低于220V．
點評：本題考查了學生對密度公式、吸熱公式、電功率公式的掌握和運用，關鍵是公式及其變形的靈活運用，還要學會從題目所給信息中找到有用的數據．