Question

根據(jù)能量守恒定律，瑞士大學(xué)學(xué)生設(shè)計(jì)了一款燈壺合的“水壺臺(tái)燈”，如圖所示，“水壺臺(tái)燈”是由玻璃壺、圓形底座和白熾燈組成．白熾燈與壺形燈罩下方的凹槽正好吻合（燈泡不直接與水接觸），可將發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的熱能用于茶水保溫．白熾燈標(biāo)有100W字樣，求：
（1）該臺(tái)燈正常工作半小時(shí)時(shí)所消耗的電能；
（2）若上述電能的91%轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，可將多少千克初溫為40℃的茶水加熱至90℃．[C_茶水=4.2×10³（J/kg?℃）]．

Answer 1

解：
（1）∵P=，
∴100W燈正常發(fā)光0.5h消耗的電能：
W=Pt=0.1kW×0.5h=0.05kW?h=1.8×10⁵J；
（2）由題知，Q_吸=W_電×91%=1.8×10⁵J×91%=1.638×10⁵J，
∵Q_吸=cm△t，
即：1.638×10⁵J=4.2×10³（J/kg?℃）×m×（90℃-40℃）
∴m=0.78kg．
答：（1）該臺(tái)燈正常工作半小時(shí)時(shí)所消耗的電能為0.05kW?h；
（2）若上述電能的91%轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，可將0.78千克初溫為40℃的茶水加熱至90℃．
分析：（1）知道燈的額電功率，燈正常工作時(shí)的電功率，利用W=Pt求消耗的電能；
（2）由題知，上述電能的91%轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即Q_吸=W_電×91%，再利用Q_吸=cm△t求水的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本題為電學(xué)、熱學(xué)的綜合計(jì)算題，考查了學(xué)生對(duì)電功率公式、吸熱公式的了解與掌握，計(jì)算時(shí)利用好關(guān)系Q_吸=W_電×91%是本題的關(guān)鍵．