Question

电热器是现在家庭中常用的家用电器．小明家新买了一台热水器，热水器上有这样的铭牌，同时他们还在说明书上找到了该电热水器的结构示意图．

额定电压	额定功率	频率	净重	防触电保护	容积
220V	2000W	50Hz	22kg	I级	20L

小明准备同爸爸一起安装热水器．请你回答下列问题：
（1）他们应当选用图中的

 

号插座为热水器插座，因为这种插座

 

．

（2）从结构示意图上可以看出进水口大大低于出水口，这样设计的理由是什么？

（3）小明家客厅中安装的是一盏“220V 60W”的白炽灯，如果只有这盏灯和电热器连入电路，当他们正常工作时，电路中的电流和电阻有多大？
（4）电热水器中装满水时，电阻丝产生的热量只有80%被水吸收，那么将热水器中的水从20℃加热到80℃需要通电多长时间？
（5）妈妈认为客厅中使用40W的灯泡亮度就足够了．但是家中有2个灯泡，标签都模糊不清了，妈妈只记得一只是100W的．一只是40W的，不将灯泡连入电路，你有办法分辨出两只灯泡吗？说明你的方法和理由．

Answer 1

分析：（1）热水器的外壳是金属外壳，为了防止触电，要通过三孔插座接地线．
（2）进水口大大低于出水口，说明不会把水放完，可心防止没有水而发热体工作损坏发热休．
（3）由电功率的变形公式分别出计算灯和热水器的电流，由并联电路的特点知干路中的电流等于各支路电流之和．再由欧姆定律求得电路中的总阻值．
（4）先由热量公式计算出应吸收的热量，再由效率、功率公式计算所要用的时间．
（5）额定功率不同而额定电压相等的灯的灯丝的电阻不同，可由灯丝的粗丝识别．

解答：解：（1）由于热水器是金属外壳，可通过三孔插座接地线，能够防止触电，故要用三孔插座．
（2）进水口大大低于出水口，在放水时，就不能把水放完，可以使加热时的温度不会升高的太高，也就不会损坏发热体．
故答案为：2；能接地线．
（3）灯的电流I₁=

P

U

=

60W

220V

≈0.27A，热水器中的电流I₂=

P′

U

=

2000W

220V

≈9.09A；
由于灯与热水器是并联，故灯与热水器同时工作时，干路中的电流I=I₁+I₂=0.27A+9.09A=9.36A．
干路中的总电阻为：R_总=

U

I

=

220V

9.36A

≈23.5Ω．
答：灯与热水器同时工作时，电路中的电流为9.36A，电阻为23.5Ω．
（4）热水器中的水的质量m=ρV=1000kg/m³×0.02m³=20kg，
水吸收的热量Q=cm△t=4200J/（kg?℃）×20kg×60℃=5040000J，
电流做的功W=

Q

η

=

5040000J

80%

=6.3×10⁶J．
用的时间t=

W

P

=

6300000J

2000W

=3150s．
答：所用的加热时间大约为3150s．
（5）由电功率的推导公式P=

U2

R

知，当额定电压相等时，额定功率大的灯的电阻小，而在材料、长度相等时，横截面积大者电阻小，故由灯丝的粗丝识别额定功率的大小，100W的灯丝粗，40W的灯的灯丝细．

点评：本题是一道电流与热学的综合应用题，涉及了安全用电的知识，热量、电功、电功率的计算及影响电阻的因素的分析．