Question

（2013?玉林）如圖所示是一臺電熱水器銘牌上的部分信息．請根據銘牌提供的信息解答下列問題：[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（1）若給該電熱水器裝滿水進行加熱，使水的溫度從22℃升高到62℃，求水吸收的熱量．
（2）如果電熱水器正常工作時，所產生的熱量有80%被水吸收，則上一問題中給水加熱的時間是多少？
（3）當電熱水器通電后水溫達到最高時，為什么與電熱水器連接的銅導線卻不怎么熱？

Answer 1

分析：（1）從銘牌知道電熱水器的容積即裝滿水的體積，利用密度公式求水的質量；又知道水的溫度變化和水的比熱容，根據吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）根據效率公式求出消耗的電能，利用W=Pt求出給水加熱的時間；
（3）由焦耳定律知道，電流通過導體產生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時間成正比．電熱水器通電后和連接的銅導線串聯在電路中（通過的電流相等），通電時間是相同的，而電熱水器的電阻比銅導線的電阻大，據焦耳定律分析．

解答：解：（1）電熱水器裝滿水的體積：
V=10L=1×10^-2m³，
根據ρ=

m

V

可得，水的質量：
m=ρ_水v=1×10³kg/m³×1×10^-2m³=10kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×（62℃-22℃）=1.68×10⁶J；
（2）∵η=

Q吸

W

×100%，
∴消耗的電能：
W=

Q吸

η

=

1.68×106J

80%

=2.1×10⁶J，
根據W=Pt可得，給水加熱的時間：
t=

W

P

=

2.1×106J

2000W

=1050s；
（3）電熱水器通電后，電熱水器電阻和銅導線串聯，I_電爐絲=I_導線，通電時間t相同，
∵Q=I²Rt，R_電熱水器＞R_導線，
∴電流產生的熱量：
Q_電熱水器＞Q_導線，
從而出現水溫達到最高時，電熱水器連接的銅導線卻不怎么熱的現象．
答：（1）水吸收的熱量為1.68×10⁶J；
（2）給水加熱的時間是1050s；
（3）因為電爐絲的電阻大，產生的熱量多．

點評：本題考查了密度公式、吸熱公式、效率公式、電功公式和焦耳定律的應用，與生活相連，使學生覺得學了物理有用，計算時注意單位的統一．