Question

14．电热水壶由于采用了防干烧和自动断电的功能，因而快速、安个和操作方便，现在已走进大部分城市家庭，如图的是张强同学家新买的某型号电热水壶及其上而的铭牌．求：
（1）该烧水壶正常工作时的电流．
（2）张强同学使用该电热水壶在额定电压下烧开一壶水（初温为20℃）时，发现标有，“3000r/（kW•h）”的电能表转了600转，则该电热水壶的电加热效率是多少？〔在1标准大压下，ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）电热水壶在设计构造中运用了许多物理知识．请你举出两点，并说明这样设计的好处．（举两例）

Answer 1

分析 （1）烧水壶正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出电流；
（2）先根据密度的变形公式求出水的质量，在1标准大压下水的沸点是100℃，根据Q_吸=cm△t求出水吸收的热量；“3000r/kW•h”表示每消耗1kW•h的电能，电能表表盘转3000r，据此求出表盘转600转消耗的电能，最后利用效率公式求出该电热水壶的电加热效率；
（3）电热壶中应用了很多物理知识，如水开了会响，水不会将壶盖顶出，电源线接地等．

解答 解：（1）由P=UI可得，该烧水壶正常工作时的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{900W}{220V}$≈4.09A；
（2）一壶水的体积：
V=1.8L=1.8dm³=1.8×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.8×10^-3m³=1.8kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.8kg×（100℃-20℃）
=6.048×10⁵J，
电热水壶消耗的电能：
W=$\frac{600}{3000}$kW•h=0.2kW•h=7.2×10⁵J，
该电热水壶的电加热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.048×1{0}^{5}J}{7.2×1{0}^{5}J}$×100%=84%；
（3）①手柄宽而扁而且有花纹，好处：增大受力面积减小对手的压强、增大接触面得粗糙程度增大摩擦；
②用三脚插头和三孔插座，使电热壶的外壳接地，防止壶身漏电时造成触电事故．
答：（1）该烧水壶正常工作时的电流为4.09A；
（2）该电热水壶的效率为84%；
（3）①手柄宽而扁而且有花纹，好处：增大受力面积减小对手的压强、增大接触面得粗糙程度增大摩擦；
②用三脚插头和三孔插座，使电热壶的外壳接地，防止壶身漏电时造成触电事故．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，涉及到了电功率公式、密度公式和吸热公式、电功公式、效率公式的应用，综合性强；与生活相连，使学生觉得学了物理有用．