Question

9．如图所示是小明家的电热水壶及铭牌，若他用该电热水壶将满壶水从20℃加热到l00℃．（已知：ρ_水=1.0g/cm³）

产品型号	EL-8952
额定电压	220V
频  率	50Hz
额定功率	1500W
容  量	1.5L

（1）水吸收的热量是多少？（c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）若电热水壶正常工作，且产生的热量全部被水吸收，需要加热多少时间？
（3）当水温达到100℃时，温控开关自动断开，电热丝停止工作，指示灯熄灭，请按以上要求连接该电热水壶内部的结构简图．
（4）若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间，可能的原因有哪些？（写出一种）

Answer 1

分析 （1）知道水的体积、水的比热容和水温度的升高值，利用吸热公式求水吸收的热量；
（2）电热水器在正常工作状态下的电功率为额定功率，利用Q_吸=W=Pt求加热时间；
（3）根据题意可知，温控开关、电热丝以及指示灯串联连接；
（4）（2）中条件是产生的热量全部被水吸收，若实际加热时间长，原因可能是有热损失，电热水器消耗的电能不能被水全部吸收；也可能是电热水器的实际电压低于额定电压，使实际功率低于额定功率．

解答 解：（1）根据公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.5kg；
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃-20℃）
=5.04×10⁵J；
（2）因为电热水壶正常工作，所以P=P_额=1500W
又因为W=Q_放=Q_吸=5.04×10⁵J，由P=$\frac{W}{t}$可得：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{P}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{1500W}$=336s；
（3）从电源的一极依次串联温控开关、电热丝以及指示灯回到电源的另一极；如下图所示：

（4）原因可能是：
①电热水壶产生的热量没有全部被水吸收，
②电热水壶实际工作电压小于额定电压．
答：（1）水吸收的热量是5.04×10⁵J．
（2）若电热水壶正常工作，且产生的热量全部被水吸收，需要加热336s．
（4）原因可能是：①电热水壶产生的热量没有全部被水吸收；
②电热水壶实际工作电压小于额定电压．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，综合考查了热量的计算、电功率的计算以及电路的设计，关键能从表中得出有用的信息．