Question

16．小軍把一個(gè)標(biāo)有“220V 1000W”的“熱得快”（電熱器），放在保溫瓶?jī)?nèi)把水燒開(kāi)，如圖甲．
（1）該“熱得快”正常工作時(shí)的電阻是多少？
（2）若普通保溫瓶的容積為2.5L，將一滿(mǎn)瓶20℃的水燒開(kāi)需要吸收多少熱量？
（3）如果該“熱得快”燒水的熱效率為84%，用它燒開(kāi)一滿(mǎn)瓶水需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（4）小軍同學(xué)在某資料中看到：用“熱得快”插入保溫瓶對(duì)水加熱，利用水的對(duì)流使水均勻受熱，如圖乙；但是它下部的冷水密度較大，不易參與對(duì)流，致使瓶?jī)?nèi)的水難以均勻受熱，因此常會(huì)出現(xiàn)上面的水沸騰時(shí)，下面的水還沒(méi)有燒開(kāi)．
①通過(guò)閱讀這段資料，你認(rèn)為使用“熱得快”燒水時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？
②請(qǐng)你對(duì)“熱得快”的生產(chǎn)廠家就其產(chǎn)品制造提出一點(diǎn)建議．

Answer 1

分析 （1）熱得快正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電阻；
（2）保溫瓶裝滿(mǎn)水時(shí)水的體積和自身的容積相等，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，根據(jù)公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（3）根據(jù)效率公式求出消耗的電能，再根據(jù)W=Pt求出燒開(kāi)一滿(mǎn)瓶水所需要的時(shí)間；
（4）從消費(fèi)者使用方法和廠家生產(chǎn)產(chǎn)品方向進(jìn)行解答．

解答 解：（1）熱得快正常工作時(shí)的電壓U=220V，功率P=1000W，則電阻為R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω；
（2）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2.5×10^-3m³=2.5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J；
（3）∵熱得快燒水的熱效率為84%，
∴消耗的電能：
W=Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{84%}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{84%}$=1×10⁶J，
根據(jù)W=Pt可得，加熱時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{1×1{0}^{6}J}{1000W}$=1000s；
（4）①消費(fèi)者在使用時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)一段水沸騰的時(shí)間；②廠家應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)上水瓶的大小，生產(chǎn)長(zhǎng)短不同規(guī)格的電熱管，供消費(fèi)者選用．
答：（1）計(jì)算該“熱得快“正常工作的電阻為60.5Ω，電流為3.64A；
（2）將一滿(mǎn)瓶冷水（20℃）加熱到100℃時(shí)所吸收的熱量為7.392×10⁵J；
（3）燒開(kāi)一滿(mǎn)瓶水所需要的時(shí)間為1026.6s；
（4）①消費(fèi)者在使用時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)一段水沸騰的時(shí)間；②廠家應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)上水瓶的大小，生產(chǎn)長(zhǎng)短不同規(guī)格的電熱管，供消費(fèi)者選用．

點(diǎn)評(píng) 本題巧妙的將密度、比熱容、電功、效率等融合于一題，利于考查學(xué)生的運(yùn)算能力和科學(xué)探究能力，培養(yǎng)了學(xué)生在日常生活中科學(xué)探究的意識(shí)．