Question

8．某家用電熱水器的銘牌如圖1：

（1）為安全起見，該電熱水器使用的插座應(yīng)選用圖2中的哪個？
（2）該電熱水器正常工作時，電熱絲的電阻多大？
（3）將該電熱水器裝滿水加熱，電熱水器正常工作時電熱絲所產(chǎn)生的熱量的80%被水吸收，使水溫由20℃升高到70℃，需加熱多長時間？（已知水的比熱容c_水=4.2×10³J/（kg•℃），水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一個孔是用來接地線的，三腳插頭中有一根導(dǎo)線要與用電器金屬外殼相連，目的就是為了防止觸電；
（2）電熱水器正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電熱絲的電阻；
（3）電熱水器裝滿水時水的體積和容積相等，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，利用Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時間．

解答 解：（1）為了安全用電，大功率家用電器的電源插座都用三孔插座，三腳插頭的接地腳應(yīng)與用電器的金屬外殼相連通，這樣若金屬外殼的用電器外殼萬一帶電，電流會通過地線導(dǎo)入大地，防止造成觸電事故的發(fā)生，故選乙；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電熱絲的電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2×1{0}^{3}W}$=24.2Ω；
（3）電熱水器裝滿水時水的體積：
V=40L=40dm³=4×10^-2m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×4×10^-2m³=40kg，
水吸收的熱量
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（70℃-20℃）
=8.4×10⁶J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{80%}$=1.05×10⁷J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱時間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{2×1{0}^{3}W}$=5250s．
答：（1）為安全起見，該電熱水器使用的插座應(yīng)選用圖2中的乙；
（2）該電熱水器正常工作時，電熱絲的電阻為24.2Ω；
（3）需加熱5250s．

點評 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，涉及到安全用電常識、電功率公式、密度公式、吸熱公式、效率公式和電功公式的應(yīng)用，計算過程要注意單位的換算．