Question

7．有一电热水壶，铭牌如下表所示．求：
（1）该电热水壶正常工作100s消耗了多少电能？
（2）将质量为1kg、温度为20℃的水加热到100℃，水吸收了多少热量？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃））
（3）如在200V电压下，将（2）中的水烧开用了7min，求这个电热壶烧水的热效率是多少？

Answer 1

分析 （1）电热水壶正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=$\frac{W}{t}$求出正常工作100s消耗的电能；
（2）知道水的质量和温度的变化以及比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（3）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电热水壶的电阻，根据W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出在200V电压下7min消耗的电能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出电热壶烧水的热效率．

解答 解：（1）由P=$\frac{W}{t}$可得，电热水壶正常工作100s消耗的电能：
W=Pt=1100W×100s=1.1×10⁵J；
（2）水吸收的热量
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）
=3.36×10⁵J；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电热壶的电阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1100W}$=44Ω，
在200V电压下，7min消耗的电能：
W′=$\frac{{{U}_{实}}^{2}}{R}$t=$\frac{（200V）^{2}}{44Ω}$×7×60s=$\frac{4.2×1{0}^{6}}{11}$J，
电热壶烧水的热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W′}$×100%=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{\frac{4.2×1{0}^{6}}{11}J}$×100%=88%．
答：（1）该电热水壶正常工作100s消耗了1.1×10⁵J的电能；
（2）将质量为1kg、温度为20℃的水加热到100℃，水吸收了3.36×10⁵J的热量；
（3）如在200V电压下，将（2）中的水烧开用了7min，则这个电热壶烧水的热效率是88%．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，涉及到热量和电功的计算，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．