如图是刘宁家使用的电热水壶及其铭牌.通过上网查询,他了解到市场上电热水壶的质量参差不齐,安全隐患凸现,存在的主要问题:一是有的企业为了给消费者形成产品省电的印象,将产

发布时间:2020-07-29 04:39:17

如图是刘宁家使用的电热水壶及其铭牌.通过上网查询,他了解到市场上电热水壶的质量参差不齐,安全隐患凸现,存在的主要问题:一是有的企业为了给消费者形成产品省电的印象,将产品的额定功率在铭牌上故意标低;二是电热水壶使用的电源连接线不符合国家规定的标准.学习了电学和热学相关知识后,刘宁在家里做了以下测量:在电热水壶中装满20℃的水,正常工作200s,水温升高到70℃.请你计算此过程中
(1)水需要吸收多少热量?
(2)小明分析:水吸收的热量是由消耗的电能转化为内能得到的,由此可以计算出电水壶正常工作时的电功率.请你将以上分析和解题过程写出来.
(3)以上过程计算出的电水壶功率是否与铭牌中的标识相符,请作简要的分析说明.
(4)电流在通过导体时,导体要发热(电能转化为内能),即电流的热效应.英国物理学家焦耳经过长期实验研究后提出:电流通过导体产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,表达式是Q=I2Rt.这就是著名的焦耳定律按照国家规定的标准,电热水壶使用的电源连接线不能过长,横截面积不能过小.请结合焦耳定律解释这样规定的原因.

网友回答

解:
(1)水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103?J/(kg?℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105?J;??????????????
(2)电热壶消耗的电能转化为水的内能,有W=Q吸=2.1×105?J??????????????
电热壶的功率为==1050W???????????????????????????????
(3)小明计算出的电水壶额定功率小于铭牌中的标识的额定功率,不相符;???
分析:使用电水壶水正常加热的过程中,消耗的电能转化成内能大部分被水吸收,还有部分被壶体吸收和向外散失,即水吸收的热量小于消耗的电能,因此计算出的电水壶功率偏小.
(4)电热水壶是功率较大的用电器,工作时提供连接线的电流很大;如果连接线太长或横截面积很小,则连接线的电阻就较大,在时间一定时,通过连接线的电流产生的热量就很多,容易引起火灾.
答:
(1)水吸收的热量为2.1×105?J;?
(2)电热壶的功率为1050W;
(3)小明计算出的电水壶额定功率小于铭牌中的标识的额定功率,不相符;???
(4)如果连接线太长或横截面积很小,则连接线的电阻就较大,在时间一定时,通过连接线的电流产生的热量就很多,容易引起火灾.解析分析:(1)已知水的质量、比热和初温度、末温度,利用公式Q=cm(t-t0)得到水吸收的热量;(2)已知产生的热量和加热时间,利用P=得到电功率;(3)将计算得到的电功率与额定功率进行比较就能确定两者是否相符;两者的差异可以从能量转化过程中存在损失考虑;(4)由焦耳定律知,电流通过导体产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,电源连接线与电热丝串联,电流通过时产生的热量与电阻成正比;如果电源连接线过长,横截面积过小,电阻就会增大,产生的热量增加,容易发热造成火灾.点评:电热水壶在工作过程中,将电能转化为内能,转化效率不可能是100%,同时得到的内能也不能被水完全吸收,所以水吸收的热量比消耗的电能要少很多.
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