Question

20．在進(jìn)行物理課外實(shí)踐活動中，曉彤同學(xué)進(jìn)行了用電熱水壺?zé)�水問題的研究，他選擇了如圖型號的電熱水壺，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)在白天和傍晚時(shí)（氣壓不變），使用同一電熱水壺裝滿20℃水燒開所用時(shí)間不同，白天需用10min，而晚上卻用12min．
（1）請計(jì)算該電水壺正常工作10min消耗的電能是多少？
（2）曉彤同學(xué)使用了300r/kwh的電能表在晚上單獨(dú)燒同樣多的水，發(fā)現(xiàn)在2min內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過了14圈，計(jì)算此時(shí)電熱水壺電功率，并說明白天和夜晚燒水時(shí)間不同的最可能原因是什么？
（3）通過計(jì)算和日常經(jīng)驗(yàn)說明提高燒水效率的可行方法．

Answer 1

分析 （1）已知電水壺的額定功率，由W=Pt計(jì)算電水壺正常工作10min消耗的電能；
（2）從表中數(shù)據(jù)“300r/kW•h”可以知道每消耗1kW•h的電能，電能表轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)；電水壺工作2min轉(zhuǎn)14r，據(jù)此求處2min電熱壺消耗的電能；再利用P=$\frac{W}{t}$求出電水壺的實(shí)際功率；
實(shí)際功率不等于額定功率可能是實(shí)際電壓不等于額定功率，由此分析；
（3）根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）計(jì)算水吸熱與消耗電能比較、分析提高熱效率的辦法．

解答 解：
（1）由題知，電水壺的額定功率1500W，由P=$\frac{W}{t}$可得電水壺正常工作10min消耗的電能：
W=P_額t=1500W×10×60s=9×10⁵J；
（2）電能表表盤轉(zhuǎn)14圈消耗的電能：
W′=$\frac{14}{300}$kW•h=1.68×10⁵J；
電水壺的實(shí)際功率：
P_實(shí)=$\frac{W′}{t′}$=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{2×60s}$=1400W，
燒開同樣的水，水需要吸收熱量是相同的，因?yàn)镻_實(shí)＜P_額，所以用的時(shí)間不一樣，可能是夜晚使用的用電器（較多）總功率較大，使干路電流很大，導(dǎo)線分得更多電壓，使得實(shí)際電壓低于額定電壓的緣故；
（3）壺中水燒開水吸的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J，
由此知：Q_吸＜W，說明燒水的過程消耗電能產(chǎn)生的熱量并沒被水全部吸收，存在有熱散失，為了提高燒水效率可以給壺嘴加蓋．
答：（1）電水壺正常工作10min消耗的電能是9×10⁵J；
（2）此時(shí)電熱水壺實(shí)際電功率為1400W，夜晚使用的用電器（較多）總功率較大，使干路電流很大，導(dǎo)線分得更多電壓，使得實(shí)際電壓低于額定電壓；
（3）可以給壺嘴加蓋．

點(diǎn)評 本題是一道電學(xué)綜合應(yīng)用題，考查了根據(jù)電能表參數(shù)計(jì)算消耗電能、電功率計(jì)算、熱量計(jì)算等，綜合性強(qiáng)，與生活相連，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用，是一道好題．