Question

12．某家用电热水器的铭牌如上：
（1）为安全起见，该电热水器使用的插座应选用图中的哪个？
（2）该电热水器正常工作时，电热丝的电阻多大？
（3）将该电热水器装满水加热，电热水器正常工作时电热丝所产生的热量的80%被水吸收，使水温由20℃升高到70℃，需加热多长时间？（已知水的比热容c_水=4.2×10³J/（kg•℃），水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）根据金属外壳用电器的安全用电进行分析，即金属外壳必须接地线；
（2）已知额定电压和额定功率，根据电功率的变形公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$即可求出电阻值；
（3）由密度公式变形可求得水的密度，已知电热水器正常工作时电热丝所产生的热量的80%被水吸收，以电能转化为热能的能量和水吸收的热量为等价列出关系式，解之即可．

解答 解：（1）因为电热水器是金属外壳，所以必须接地线，而三孔插座接地线，故选乙；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{2000W}$=24.2Ω；
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，m=ρV=1.0×10³kg/m³×40×10^-3m³=40kg，
水温由20℃升高到70℃，吸收的热量Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（70℃-20℃）=8.4×10⁶J，
η=$\frac{Q}{W}$=80%，可得，W=$\frac{Q}{η}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{80%}$=1.05×10⁷J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，
t=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.05×1{0}^{7}J}{2000W}$=5250s．
答：（1）为安全起见，该电热水器使用的插座应选用图中的乙；
（2）该电热水器正常工作时，电热丝的电阻为24.2Ω；
（3）使水温由20℃升高到70℃，需加热5250s时间．

点评 会根据安全用电原则选择合适的插座，会根据电功和热量的计算公式进行综合计算．