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【题目】小明家新安装了一台如图所示的太阳能、电能两用热水器.平常使用太阳能,在阳光不足时,用电热丝辅助加热.热水器铭牌如下.
(1)电热水器正常工作时,电热丝的电阻和电流各是多少?
(2)太阳能热水器贮满水,水温从20℃加热到50℃时吸收了多少热量?(1L=10﹣3m3
(3)若通过完全燃烧天然气加热一满箱水,使其温度从20℃升高到50℃时,不考虑热量的损失,需要多少m3天然气?(天然气的热值为4.0×107J/m3
(4)由于寒冷阴雨,太阳能热水器只将水加热到35℃,现要通过电热丝将水加热到50℃使用,需电加热器正常工作多长时间?(设电能全部转化为内能)

××牌热水器

型号HM﹣20

集热管数28支

额定频率50Hz

水箱容积200L

集热管管长180cm

额定电压220V

防水等级A

系统承压3.0MPa

额定功率4400W

【答案】
(1)解:∵电热水器正常工作,

∴U=U=220V,P=P=4400W;

∵P=IU

∴电热水器正常工作时的电流:

I= = =20A;

热水器电热丝的电阻:

R= = =11Ω


(2)解:水的质量:

m=ρV=1000kg/m3×200×10﹣3m3=200kg;

吸收太阳的热量:

Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg℃)×200kg×(50℃﹣20℃)=2.52×107J


(3)解:由题知,Q=Q=Vq,所以需要天然气的体积:

V= = =0.63m3


(4)解:水从35℃加热到50℃吸收的热量:

Q′=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg℃)×200kg×(50℃﹣35℃)=1.26×107J,

由题知,W=Q′,

∴电加热器正常工作时间:

t= = ≈2864s


【解析】(1)由电热水器的铭牌信息可知额定电压及额定功率,则由功率公式可求得正常工作时的电流;再利用欧姆定律可求得电阻;(2)已知水的体积和密度,根据公式m=ρV可求水的质量;再利用公式Q=cm(t﹣t0)可求水吸收的热量;(3)由题知,Q=Q=Vq,据此求需要天然气的体积;(4)求出水从35℃加热到50℃吸收的热量,由题知W=Q , 再由公式t= 求电加热器正常工作时间.
【考点精析】认真审题,首先需要了解热量的计算(热量的计算: ① Q = cm△t=cm(t-t0) (Q吸是吸收热量,单位是焦耳;c 是物体比热,单位是:焦/(千克?℃);m是质量;t0 是初始温度;t 是后来的温度. )② Q =cm△t=cm(t0-t) ③ Q = Q),还要掌握燃料的热值(热值(q ):1千克某种燃料完全燃烧放出的热量,单位是:焦耳/千克.燃料燃烧放出热量计算:Q放 =qm;(Q放 是热量,单位是:焦耳;q是燃烧值,单位是:焦/千克;m 是质量,单位是:千克)的相关知识才是答题的关键.

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实验次数

1

2

3

4

U/V

2.00

1.50

1.00

I/A

0.40

0.31

0.22


(2)改正错误后,移动滑片到某一位置,电压表和电流表示数如图(乙)所示,请将电表示数填在上表中空白处.改变滑片的位置,得到多组电压和电流数值如表所示.
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