Question

2．小明家新购置了一台电热水器，电热水器的铭牌如图甲所示．若自来水的温度是20℃，加满水后，小明将温控开关调到如图乙所示的位置．接通电源，加热指示灯亮；达到设定温度时，加热指示灯熄灭．请回答下列问题：（水的比热容C_水=4.2×10³J/（kg•℃））

（1）为了安全用电，该电热水器的电源线插头应该是图丙中的B（A/B）图．该电热水器的使用说明书上特别提醒：“请勿在同一线路上使用大功率电器”是为了防止超负荷运行烧坏保险丝．
（2）加热指示灯从亮到灭的过程中，电热水器中的水一共吸收了多少热量？
（3）当电热水器正常工作时，若产生的热量有90%被水吸收，则需加热多长时间？
（4）若电热水器实际加热时间大于上述加热时间，可能的原因有哪些？（写出一种即可）

Answer 1

分析 （1）由题意可知该电熨斗要求良好接地，故应采用三脚插头，即要求有接地插头；家庭电路用电器的总功率过大，会烧坏保险丝；
（2）热水器中的水吸收的热量根据公式Q_吸=c_水m_水（t₂-t₁）可求，其中水的质量，根据公式m=ρV可求；
（3）根据热效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可计算要消耗的电能，根据电功公式W=Pt可计算至少要加热多长时间．
（4）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）说明中要求要保证电热水器良好接地，故必须选有三脚插头，即必须有接地脚；故选B；
在同一线路上使用大功率电器会因过载烧坏保险丝（或超负荷运行烧坏保险丝）；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，热水器中的水的质量m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×50×10^-3 m³=50kg，
热水器中的水吸收的热量：Q_吸=c_水m_水（t₂-t₁）=c_水m_水（t₂-t₁）
=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（40℃-20℃）=4.2×10⁶J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$得水箱消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{90%}$≈4.67×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$得所需时间：
t=$\frac{{Q}_{放}}{P}$=$\frac{4.67×1{0}^{6}J}{2200W}$≈2122s；
（3）原因可能有：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．
故答案为：（1）B；超负荷运行烧坏保险丝；
（2）电热水器中的水一共吸收热量4.2×10⁶J；
（3）当电热水器正常工作时，若产生的热量有90%被水吸收，则需加热2122s时间；
（4）若电热水器实际加热时间大于上述加热时间，可能的原因有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 此题考查了电器的保护、吸热公式，热效率公式，电功公式的运用，读懂电热水器铭牌信息是关键．