Question

1．小科家浴室內有臺儲水式電熱水器，其說明書部分參數如表：回答下列問題：
（1）加熱棒阻值不變，當二根加熱棒同時工作時，它們的連接方式是并聯的．
（2）該電熱水器以2.0kW的功率工作75min，消耗的電能為多少？此時通過它的電流為多大？（計算結果精確到0.1A）
（3）當電熱水器裝滿水時，電熱水器受到的總重力是多少？
（4）如圖甲、乙所示分別是該電熱水器水平安裝時的正面和側面示意圖，其中A點是電熱水器裝滿水時的重心位置，圖中h=d=248mm．裝滿水時，若忽略進、出水管對電熱水器的作用力，則墻面對懸掛架的支持力為多大？

（5）小科洗熱水澡后發現：與進水管相連的金屬進水閥表面布滿了小水珠（如圖丙），而與出水管相連的金屬出水閥表面仍保持干燥．請你分析產生上述兩種現象的原因．

Answer 1

分析 （1）當二根加熱棒同時工作時，它們的連接方式是并聯；
（2）根據W=Pt算出消耗的電能，根據I=$\frac{P}{U}$算出電流；
（3）根據m=ρV算出水的質量，根據G=mg算出水和電熱水器的總重力；
（4）根據杠桿的平衡條件算出墻面對懸掛架的支持力；
（5）水蒸氣遇冷液化成的小水珠．

解答 解：當二根加熱棒同時工作時，總功率最大，總電阻最小，它們的連接方式是并聯；
（2）工作時間t=75min=1.25h，
消耗的電能為：W=Pt=2.0kW×1.25h=2.5kW•h；
通過它的電流為：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2000W}{220V}$=9.1A；
（3）裝滿水時V_水=65L=0.065m³
電熱水器內水的質量為：m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.065m³=65kg；
電熱水器受到的總重力是：G=（m_水+m_容）g=（23kg+65kg）×10N/kg=880N；
（4）由圖知，假設墻面對懸掛架的支持力為F，
根據杠桿的平衡條件有：Fh=Gd
F×0.248m=880N×0.248m
解得F=880N；
（5）與進水管相連的金屬進水閥溫度低，空氣中的水蒸氣遇冷液化成小水珠，而出水管相連的金屬出水閥溫度高，水蒸氣不能遇冷，不能液化故沒有小水珠．
答：（1）并；（2）消耗的電能為2.5kWh；此時通過它的電流為9.1A；
（3）電熱水器受到的總重力880N；
（4）墻面對懸掛架的支持力為880N；
（5）與進水管相連的金屬進水閥溫度低，空氣中的水蒸氣遇冷液化成小水珠，而出水管相連的金屬出水閥溫度高，水蒸氣不能遇冷，不能液化故沒有小水珠．

點評 本題考查了電路的連接、電能、電流、質量、重力、杠桿的平衡條件、液化等知識，是一道綜合題，但難度不大．