Question

（8分）下表是小强家电热水壶的部分铭牌，他利用所学的知识进行了以下测量和操作。电热水壶内装满水，正常工作5min水温由20℃升高到90℃。请你计算：

（1）水吸收的热量是多少？
（2）电水壶正常工作时的电流多大？
（3）电水壶正常工作5min消耗多少电能？
比较（1）和（3）的计算结果，你有什么发现？并做出简单解释。
（4）按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源连接线不能过长，横截面积不能过小。小强仔细观察了家里的一些大功率用电器，如空调、电暖气的电源线也有这样的特点，请结合焦耳定律解释这样规定的原因。

Answer 1

（1）2.94×10⁵J；（2）5A；（3）3.3×10⁵J；通过以上计算可知加热水的过程中，电水壶消耗的电能大于水吸收的热量。这是因为加热过程中，水吸收热量的同时，容器也要吸收热量，同时还要向外散热，使消耗的电能大于水吸收的热量；（4）电源连接线过长或横截面积过小，则连接线的电阻就会增大，在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故。

试题分析：（1）水需要吸收的热量
Q_吸=cm（t₂—t₁）=4.2×10³ J／（kg·℃）×1kg×（90℃－20℃） =2.94×10⁵J       
（2）由得电水壶正常工作时的电流
                 
（3）t=5min=300s
由得电水壶正常工作5min消耗电能

通过以上计算可知加热水的过程中，电水壶消耗的电能大于水吸收的热量。这是因为加热过程中，水吸收热量的同时，容器也要吸收热量，同时还要向外散热，使消耗的电能大于水吸收的热量。                                                         
（4）电热水壶等功率较大的用电器，工作时通过连接线的电流会较大；而如果电源连接线过长或横截面积过小，则连接线的电阻就会增大，在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故。