Question

（2012?宜賓縣一模）小明家某電水壺的銘牌信息如圖所示電水壺在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下工作．（c_水=4.2×10³J/（kg?℃））電水壺裝滿初溫20℃的水時(shí)，在額定電壓下將水燒開(kāi)用了7min．
求：
①水吸收的熱量是多少？
②電水壺?zé)�水過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效率是多少？
③農(nóng)村電網(wǎng)改造前，用電高峰時(shí)電壓會(huì)下降l0%．求：這時(shí)電水壺的實(shí)際功率（電阻不隨溫度改變）

Answer 1

分析：（1）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃），利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；
（2）從銘牌知道電水壺的功率，利用W=Pt求消耗的電能（總能量），再利用效率公式求電水壺?zé)�水過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效率；
（3）根據(jù)銘牌（額定電壓、額定功率）求出電水壺中的電阻絲的阻值，再求出用電高峰時(shí)的實(shí)際電壓，利用P=

U2

R

求電水壺的實(shí)際電功率．

解答：解：（1）水吸收的熱量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J，
（2）電水壺在額定電壓下，P=P_額=2000W，工作7min消耗電能（總能量）：
W=Pt=2000W×7×60s=8.4×10⁵J，
電水壺?zé)�水過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=

Q吸

W

=

6.72×105J

8.4×105J

=80%；
（3）電水壺中的電阻絲的阻值：
R=

U 2 額

P額

=

(220V)2

2000W

=24.2Ω，
用電高峰時(shí)的實(shí)際電壓：
U_實(shí)=U_額（1-10%）=220V×

90

100

=198V，
電水壺的實(shí)際功率：
P_實(shí)=

U 2 實(shí)

R

=

(198V)2

24.2Ω

=1620W；
答：①水吸收的熱量是6.72×10⁵J；
②電水壺?zé)�水過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效率是80%；
③這時(shí)電水壺的實(shí)際功率為1620W．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)和熱學(xué)的綜合計(jì)算題，考查了熱量和電功的計(jì)算，與生活相連，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，注意用公式W=Pt計(jì)算時(shí)的單位要配套．