Question

小文和小丽共同测量电水壶烧水时的实际功率和加热的效率，进行如下实验：
关掉家里所有用电器，将该电水壶装满水，接人家庭电路中，测得壶中水从25℃上升到35℃所用的时间是50s．同时观察到家中电子式电能表耗电指示灯闪烁了40imp．请根据相关信息回答下列问题． C水=4.2×10³J/（kg?℃）（如图分别是电水壶、电水壶铭牌、电子式电能表铭牌）

（1）水吸收的热量、电水壶烧水时的实际功率分别是多少？
（2）电水壶加热的效率？
（3）通过比较发现实际功率小于额定功率，简述可能原因．

Answer 1

解：（1）根据ρ=可得：
壶内装满水时水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的热量：
Q_吸=c_水m△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（35℃-25℃）=4.2×10⁴J，
电水壶装满水加热50s消耗的电能：
W=×3.6×10⁶J=4.5×10⁴J，
电水壶烧水时的实际功率：
P_实===900W；
（2）电水壶加热的效率：
η=×100%=×100%≈93.3%；
（3）根据信息数据可知电水壶的额定功率为1000W，而实际功率为900W，原因可能是实际电压小于额定电压．
答：（1）水吸收的热量为4.2×10⁴J，电水壶烧水时的实际功率是900W；
（2）电水壶加热的效率约为93.3%；
（3）实际电压小于额定电压．
分析：（1）该电水壶装满水时，水的体积和壶的最大容积相等，根据m=ρV求出壶内装满水时水的质量，根据Q=cm△t求出水吸收的热量；3200imp/（kW?h）的含义是电路中每消耗1kW?h的电能，指示灯闪烁3200次，可求指示灯闪烁了40次消耗的电能，又知道工作时间，可利用公式P=求出电水壶烧水时的实际功率；
（2）电水壶烧水时，水吸收的热量除以消耗的电能即可求出电水壶加热的效率；
（3）根据信息数据可知电水壶的额定功率为1000W，而实际功率为900W，原因可能是实际电压过低．
点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，涉及到密度公式的应用，电功率的计算，热量的计算等知识点，综合性强，与生活相连，使学生觉得学了物理有用，计算过程要注意单位的正确变换．