Question

2．某电水壶的铭牌信息如图所示，电水壶在标准大气压下工作，把电水壶装满初温为20℃的水后闭合开关，将水烧开，已知c_水=4.2×10³J/（kg•℃），电水壶烧水过程中的能量转化效率是80%．求：

额定电压	220V
额定功率	2000W
容    量	1L

①电水壶内水的质量；
②水吸收的热量；
③把这些水烧开所需要的时间．

Answer 1

分析 （1）由表中数据可知电水壶装满水水的体积，利用m=ρV求水的质量；
（2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温（在标准大气压下，水的沸点为100℃），利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）；
（3）知道电水壶烧水过程中的能量转化效率，可求消耗的电能，从铭牌知道电水壶的功率，利用t=$\frac{W}{P}$求烧水时间．

解答 解：
（1）电水壶装满水水的体积V=1L=1×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
（2）在标准大气压下，水的沸点为100℃，
水吸收的热量（有用能量）：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×10⁵J，
（3）电水壶在额定电压下，P=P_额=2000W，
电水壶烧水过程中的能量转化效率$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$=80%；
消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{80%}$=4.2×10⁵J，
烧水时间：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{2000W}$=210s=3.5min．
答：①电水壶内水的质量为1kg；
②水吸收的热量为3.36×10⁵J；
③把这些水烧开所需要的时间为3.5min．

点评 本题是一道电学和热学的综合计算题，考查了质量、热量和电功的计算，与生活相连，使学生觉得学了物理有用，注意用公式W=Pt计算时的单位要配套．