Question

16．燕燕家的电热水壶有回执和保温两种状态．铭牌上部分信息如图甲所示，电热水壶的简化电路如图乙所示，在家中，燕燕关闭其他所有用电器，在只有电热水壶正常工作的情况下，将电热水壶装满初温为20度的水，在一个标准大气压下将水烧开，用时10分钟，她家标有“600R/kW•h”字样的电能表盘转动了120转．问：
（1）电热水壶中的水吸收的热量是多少？【c_水=4.2×10³J/（kg•℃）】
（2）该电热水壶的加热功率是多少？
（3）当S闭合，S₁断开时，电热水壶处于加热状态还是保温状态？请说明理由．

Answer 1

分析 （1）由密度公式的变形公式m=ρV可以求出水的质量；知道水的比热容和温度变化，利用Q_吸=cm△t求出水吸收的热量；
（2）根据电能表转过的圈数求出消耗的电能，利用P=$\frac{W}{t}$求该电热水壶的加热功率；
（3）当S闭合、S₁断开时，只有R₁连入电路，分析电路电阻的大小，根据电功率公式分析电路功率大小可知饮水机处于哪种工作状态．

解答 解：
（1）由图甲可知：V=2L=2×10^-3m³，
则由密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，装满水水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg；
一标准大气压下水的沸点是100℃，
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J；
（2）电热水壶10min消耗的电能：
W=$\frac{120}{600}$kW•h=0.2kW•h，
电热水壶的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{0.2kW•h}{\frac{10}{60}h}$=1.2kW；
（3）由电路图可知，当S闭合、S₁断开时，只有R₁连入电路；当S、S₁都闭合时，R₁、R₂并联接入电路，
两种情况相比，当S闭合、S₁断开时，电路电阻大，饮水机的工作电流较小，根据P=UI可知，此时饮水机消耗的电功率也较小，故当S闭合、S₁断开时饮水机处于保温状态．
答：（1）电热水壶中的水吸收的热量是6.72×10⁵J；
（2）该电热水壶的加热功率是1.2kW；
（3）因为当S闭合、S₁断开时，电路电阻大，饮水机的工作电流较小，根据P=UI可知，此时饮水机消耗的电功率也较小，处于保温状态．

点评 本题考查了求水吸收的热量、热水壶的功率，涉及到加热和保温状态的判断，知识点较多，是一道综合题，要求灵活应用密度公式、吸热公式、电功率的定义式P=$\frac{W}{t}$和主公式P=UI．