Question

如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌，请你根据图中所提供的信息完成以下问题：
（1）图乙中观察壶内水位的玻璃管利用

 

原理来工作．
（2）已知壶中装满水时水位高为10cm，此时水对水壶底的压强是多少？
（3）把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开，水需要吸收多少热量？
（4）在不计热量损失的情况下，电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间？[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）、g=10N/kg]

Answer 1

分析：（1）根据连通器的原理可知，壶内水位的玻璃管与壶内的水位是相平的，通过观察玻璃管内水位的高低就可判断壶内水位的高低．
（2）已知水的深度，根据公式P=ρgh可求水对水壶底的压强．
（3）已知水壶的容积和水的密度，根据公式m=ρV求出壶内水的质量，再利用公式Q=cm△t可求水烧开时吸收的热量．
（4）在不计热量损失的情况下，水吸收的热量等于消耗的电能，Q=W，水壶的额定功率已知，根据公式t=

W

P

可求电水壶正常工作时烧开一满壶水需要的时间．

解答：解：（1）壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的．
（2）水对壶底的压强：P=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.0×10³Pa．
答：此时水对水壶底的压强是1.0×10³Pa．
（3）装满水时水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.2×10^-3m³=1.2kg，
烧开水吸收的热量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.2kg×（100℃-20℃）=4.032×10⁵J．
答：水需要吸收热量4.032×10⁵J．
（4）烧开一满壶水的时间：t=

W

P

=

4.032×105J

1500W

≈269s．
答：电水壶正常工作时烧开一满壶水需要269s．

点评：本题考查液体压强、质量、热量、时间等的计算以及连通器的原理，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是知道没有热量损失时吸收的热量等于消耗电能释放的热量，解题过程中还要注意单位的换算．