Question

6．某家用电热水器的铭牌如图1：

（1）该电热水器使用的插座应选用图2甲或乙中的哪一个？选择它的理由是什么？选择乙．由于三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的；当热水器万一漏电时，电流可通过接地线流入大地，避免触电危险．
（2）求该电热水器正常工作时电热丝的电阻．
（3）将该电热水器装满水，并通电使它正常工作，已知电热丝产生的热量有80%被水吸收．求：使水温由20℃升高到60℃所需的时间．[水的比热容为4.2×10³ J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的；家用电器都使用三孔插座，当用电器漏电时，会使外壳带电，若接上地线，即便漏电，电流也就通过地线，流入大地，防止触电事故的发生．
（2）由铭牌可知额定电压和额定功率，根据正常工作时的实际功率和额定功率相等，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出此时电热丝的电阻．
（3）由密度公式计算出水的质量，由吸热公式Q_吸=cm△t计算吸收的热量；根据电热水器的效率先计算电热丝正常工作时所需要产生热量，由电热公式计算电流产生这些热量所需要的时间．

解答 解：（1）选择乙．由于三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的；当热水器万一漏电时，电流可通过接地线流入大地，避免触电危险，故选择图乙．
（2）由铭牌可知：额定电压U_额=220V，额定功率P_额=2kW=2000W，
则根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得电热丝的电阻：
R=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{2000W}$=24.2Ω．
（3）将该电热水器装满水，水的质量为：
m=ρV=1×10³kg/m³×40×10^-3m³=40kg．
使水温由20℃升高到60℃，水需要吸收热量为：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（60℃-20℃）=6.72×10⁶J．
由于电热丝所产生热量的80%被水吸收，
所以，W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{6}J}{80%}$=8.4×10⁶J．
 由Q_放=W=Pt得：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2000W}$=4.2×10³s=70min．
答：（1）选择乙．由于三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的；当热水器万一漏电时，电流可通过接地线流入大地，避免触电危险，故选择图乙．
（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻为24.2Ω．
（3）使水温由20℃升高到60℃所需的时间为70min．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题．与生活相连，使学生觉得学了物理有用，且加强了学生的节能环保的意识．计算时注意单位的统一．