Question

（2013?玉林）如图所示是一台电热水器铭牌上的部分信息．请根据铭牌提供的信息解答下列问题：[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（1）若给该电热水器装满水进行加热，使水的温度从22℃升高到62℃，求水吸收的热量．
（2）如果电热水器正常工作时，所产生的热量有80%被水吸收，则上一问题中给水加热的时间是多少？
（3）当电热水器通电后水温达到最高时，为什么与电热水器连接的铜导线却不怎么热？

Answer 1

分析：（1）从铭牌知道电热水器的容积即装满水的体积，利用密度公式求水的质量；又知道水的温度变化和水的比热容，根据吸热公式求水吸收的热量；
（2）根据效率公式求出消耗的电能，利用W=Pt求出给水加热的时间；
（3）由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比．电热水器通电后和连接的铜导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电热水器的电阻比铜导线的电阻大，据焦耳定律分析．

解答：解：（1）电热水器装满水的体积：
V=10L=1×10^-2m³，
根据ρ=

m

V

可得，水的质量：
m=ρ_水v=1×10³kg/m³×1×10^-2m³=10kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×（62℃-22℃）=1.68×10⁶J；
（2）∵η=

Q吸

W

×100%，
∴消耗的电能：
W=

Q吸

η

=

1.68×106J

80%

=2.1×10⁶J，
根据W=Pt可得，给水加热的时间：
t=

W

P

=

2.1×106J

2000W

=1050s；
（3）电热水器通电后，电热水器电阻和铜导线串联，I_电炉丝=I_导线，通电时间t相同，
∵Q=I²Rt，R_电热水器＞R_导线，
∴电流产生的热量：
Q_电热水器＞Q_导线，
从而出现水温达到最高时，电热水器连接的铜导线却不怎么热的现象．
答：（1）水吸收的热量为1.68×10⁶J；
（2）给水加热的时间是1050s；
（3）因为电炉丝的电阻大，产生的热量多．

点评：本题考查了密度公式、吸热公式、效率公式、电功公式和焦耳定律的应用，与生活相连，使学生觉得学了物理有用，计算时注意单位的统一．