Question

利民电器厂生产的两种不同型号的电热水壶的铭牌如图所示．

小军同学对这两种电热水壶的使用进行了实测，测量结果如表．

型　号	实际电压U/V	水的质量m/kg	水的初温t0/℃	水的末温t/℃	加热时间t时/min
LMZ-3-1100	220	3	20	100	22
LMZ-3-1500	220	3	20	100	14

请你根据以上信息进行计算与分析：
（1）LMZ-3-1100型电热水壶的额定电流多大？用它把3kg、20℃的水烧开，水吸收了多少热量？[水的比热容c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（2）LMZ-3-1500型电热水壶烧水的效率是多少？
（3）这两种电热水壶烧水时的效率是否相同？为什么？
（4）请你从与物理学相关的角度给选购电热水壶的用户提出两点建议，并说明理由．

Answer 1

解：（1）由P=UI可得，电热水壶的额定电流：
I===5A，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×3kg×（100℃-20℃）=1.008×10⁶J．
（2）LMZ-3-1500型电热水壶把3kg、20℃的水烧开，用的时间为：
t=14min=h，
消耗的电能：
W=Pt=1.5kW×h=0.35kW?h=1.26×10⁶J，
由（1）知道把3kg、20℃的水烧开，水吸收的热量为1.008×10⁶J，
η=×100%=×100%=80%；
（3）LMZ-3-1100型电热水壶把3kg、20℃的水烧开，用的时间为：
t=22min=1320s，
消耗的电能：
W′=Pt=1100W×1320s=1.452×10⁶J，
∵W′＞W，η=×100%，Q_吸相同，
∴η′＜η，即LMZ-3-1500型电热水壶烧水的效率高；
（4）从安全用电的角度，选用额定功率小的电热水壶，由P=UI可知，额定电压一定，额定功率小的电流小，可以保证线路安全；
电热水壶是金属外壳，是三脚插头，使用时要用三孔插座，严防触电事故发生．
答：（1）LMZ-3-1100型电热水壶的额定电流5A；水吸收了1.008×10⁶J的热量；
（2）LMZ-3-1500型电热水壶烧水的效率是80%；
（3）这两种电热水壶烧水时的效率不相同，因为同样把3kg、20℃的水烧开，LMZ-3-1100型电热壶消耗的电能多；
（4）从安全用电的角度，选用额定功率小的电热水壶，使用时要用三孔插座，严防触电事故发生．
分析：（1）已知LMZ-3-1100型电热水壶的额定功率和额定电压，根据公式I=可求电热水壶的额定电流；已知水的质量、初温和末温，根据公式Q_吸=cm△t可求吸收的热量．
（2）由测量结果可以知道LMZ-3-1500型电热水壶把3kg、20℃的水烧开用的时间，利用W=Pt求消耗的电能，由（1）知道把3kg、20℃的水烧开水吸收的热量，利用效率公式求LMZ-3-1500型电热水壶烧水的效率；
（3）由测量结果可以知道LMZ-3-1100型电热水壶把3kg、20℃的水烧开用的时间，利用W=Pt求消耗的电能，利用效率公式比较两者的效率大小；
（4）根据用电安全常识和生活安全常识提出一条合理建议．
点评：本题考查物理知识在生活中的应用，在生活中要做有心人，将身边的用品所用到的物理知识要多做分析．