Question

17．（1）電熱水壺的加熱電阻R兩端電壓為220V，加熱功率1100W，求通過R的電流是多少？R的阻值是多少？
（2）體積為1×10^-3m³的水的質(zhì)量是多少？這些水從30℃加熱到80℃要吸收多少熱量？[ρ_水=1×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
圖1的電熱水壺有兩個(gè)開關(guān)S₁、S₂，水達(dá)到100℃時(shí)沸騰，沸騰了一會(huì)后，壺內(nèi)積聚大量水蒸氣使S₁自動(dòng)斷開，停止加熱；若某種原因使S₁不能斷開，水會(huì)燒干，直至壺的溫度升高到125℃時(shí)S₂自動(dòng)斷開，才停止加熱．
（3）為實(shí)現(xiàn)上述功能，應(yīng)采用圖2中哪幅電路圖？A

（4）若壺蓋未合上，水會(huì)一直沸騰，但壺不能自動(dòng)斷電．這是因?yàn)閴貎?nèi)水蒸氣量不足導(dǎo)致哪個(gè)開關(guān)無法自動(dòng)斷開？S₁，水燒干前，為什么壺的溫度不會(huì)達(dá)到125℃？水沸騰時(shí)不斷吸收熱量，但溫度保持不變．

Answer 1

分析 （1）已知電熱水壺的額定電壓與額定功率，由電功率公式可以求出通過電阻的電流與電阻阻值．
（2）由密度公式的變形公式可以求出水的質(zhì)量，應(yīng)用熱量公式可以求出水吸收的熱量．
（3）根據(jù)題意確定兩開關(guān)與加熱電阻的連接方式，然后選擇電路圖．
（4）根據(jù)題意與圖示電路圖分析答題；液體沸騰時(shí)不斷吸收熱量，但溫度保持不變．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電熱水壺電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1100W}$=44Ω；
通過電阻的電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{220V}{44Ω}$=5A；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的熱量：Q=mc△t=1kg×4.2×10³J/（kg℃）×（80℃-30℃）=2.1×10⁵J；
（3）“若某種原因使S₁不能斷開，水會(huì)燒開，直至壺的溫度升高到125℃時(shí)，S₂自動(dòng)斷開，才停止加熱．”說明S₁、S₂不會(huì)是并聯(lián)，而是串聯(lián)．
由圖示電路圖可知，圖A所示電路符合要求，故選A．
（4）由題意可知，水沸騰后壺內(nèi)積聚大量水蒸氣時(shí)，S₂自動(dòng)斷開，
若壺蓋未合上，水會(huì)一直沸騰，壺內(nèi)不能積聚大量水蒸氣，開關(guān)S₁不能自動(dòng)斷開，壺不能自動(dòng)斷電；
水沸騰時(shí)不斷吸收熱量，當(dāng)溫度保持100℃不變，在水燒干前，壺的溫度不會(huì)達(dá)到125℃．
答：（1）通過R的電流是5A，R的阻值是44Ω；
（2）體積為1×10^-3m³的水的質(zhì)量是1kg，這些水從30℃加熱到80℃要吸收2.1×10⁵J的熱量；
（3）A；（4）S₁；水沸騰時(shí)不斷吸收熱量，但溫度保持不變．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，但難度不大，應(yīng)用電功率公式、歐姆定律、密度公式的變形公式與熱量公式、掌握串并聯(lián)電路的特點(diǎn)即可正確解題，平時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握．