Question

3．前些日子，小亮的媽媽買了一個“天際”牌自動電熱水壺送給爺爺，其銘牌如表．小亮為了給爺爺說明電熱水壺的使用方法，他接水至800mL刻度，然后把壺放在加熱座上，撥開開關(guān)，5min后水燒開，水壺自動斷電．已知水的初溫為20℃．

自動電熱水壺
型號	ZDH100B
電源	220V  50Hz
額定功率	1100W
容量	800mL
編號	H8017664

（1）這壺水吸收的熱量為多少？[c_水=4.2×10³ J/（kg•℃）]
（2）燒水時家中電壓為220V，求電熱水壺的熱效率．
（3）在用電高峰，電路中的實(shí)際電壓降為198V，這時電熱水壺的實(shí)際功率為多大？
（4）根據(jù)本題分析家庭電路傍晚時燈泡較暗的主要原因是什么？（講出兩點(diǎn)主要原因即可）

Answer 1

分析 （1）知道水的體積，利用密度公式求水的質(zhì)量，又知道水的初溫和末溫、水的比熱容，根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm△t計算出水吸收的熱量（有用能量）；
（2）已知額定功率和通電時間，根據(jù)公式W=Pt求出消耗的電能（總能量）；水吸收的熱量與消耗電能的比值就等于電熱水壺的熱效率；
（3）根據(jù)銘牌（額定電壓、額定功率）求出電熱水壺的電阻，再利用電功率公式求實(shí)際電壓下的實(shí)際功率；
（4）根據(jù)并聯(lián)電路電流、電壓和電阻的規(guī)律，結(jié)合歐姆定律和電功率進(jìn)行解釋．

解答 解：（1）水的質(zhì)量：
m=ρV=1g/cm³×800cm³=800g=0.8kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.8kg×（100℃-20℃）=2.688×10⁵J，
（2）電熱水壺消耗的電能：
W=Pt=1100W×5×60s=3.3×10⁵J，
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$=$\frac{2.688×{10}^{5}J}{3.3×{10}^{5}J}$≈81.5%；
（3）電熱水壺的電阻：
R=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1100W}$=44Ω，
實(shí)際功率：
P_實(shí)=$\frac{{{U}_{實(shí)}}^{2}}{{R}_{\;}}$=$\frac{{（198V）}^{2}}{44Ω}$=891W；
（4）由于千家萬戶的用電器是并聯(lián)，在傍晚時出現(xiàn)用電高峰，用電器的總功率很大，干路中電流特別大，干路導(dǎo)線中有電阻，根據(jù)公式U=IR，可知干路導(dǎo)線分壓大，所以到各家各戶時，電壓必然小于220V，造成用電器的電功率降低，所以在家庭電路的白熾燈比正常發(fā)光時要暗些．
答：（1）這壺水吸收的熱量為2.688×10⁵J；
（2）燒水時家中電壓為220V，電熱水壺的熱效率為81.5%；
（3）在用電高峰，電路中的實(shí)際電壓降為198V，這時電熱水壺的實(shí)際功率為891W；
（4）家庭電路傍晚時燈泡較暗的主要原因是：用電器的總功率很大，干路中電流特別大，路導(dǎo)線分壓大，造成用電器兩端的電壓降低，電功率降低．

點(diǎn)評 本題考查吸熱公式、電功率公式以及熱效率公式的應(yīng)用，知識點(diǎn)多、聯(lián)系實(shí)際生活，屬于中考常見題型，從電熱水壺銘牌得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．