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(2002?宜昌)某机关办公楼安装了一台电热开水器,开水器铭牌上标有:容量40升、额定电压220伏、额定功率6千瓦.如果开水器的效率为80%,水箱中水的初温是20℃,外界大气压是1标准大气压,请问:
(1)开水器装满水后,正常工作多长时间,可以把水箱中的水烧开?
(已知水的比热是4.2×103焦/千克.℃)
(2)管理员发现在用电高峰期,开水器烧开同样条件下的水时所用的时间是正常工作时间的
10081
倍,则用电高峰期开水器两端的实际电压是多少伏?
分析:(1)知道水的体积,利用密度公式求水的质量,又知道水的比热容、水的初温和末温(一个标准大气压水的沸点为100℃),利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量;要供给这些热量,知道电热水器的电功率P和热效率,利用Q吸=W×80%求消耗的电能,再利用电功率公式求电热水器工作时间.
(2)求出实际功率,然后由电功率公式求出实际电压.
解答:解:(1)∵ρ=
m
V
,
∴水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×40×10-3m3=40kg,
1标准大气压水的沸点是100℃,
水吸收的热量:
Q吸=cm△t  
=4.2×103J/(kg?℃)×40kg×(100℃-20℃)
=1.344×107J;
由题知,Q吸=W×80%,
消耗的电能:
W=
Q吸
80%
=
1.344×107J
80%
=1.68×107J,
∵W=Pt,
∴电热水器工作时间:
t=
W
P
=
1.68×107J
6000W
=2800s.
(2)∵P=
W
t
,
∴
P实
P额
=
W
t实
W
t
=
t
t实
=
t
100
81
t
=
81
100
,
P实=
81
100
P额,
∵P=
U2
R
,
∴U=
PR
,
U实
U额
=
P实R
P额R
=
81
100
P额
P额
=
9
10
,
实际电压U实=
9
10
U额=
9
10
×220V=198V;
答:(1)开水器装满水后,正常工作2800s可以把水箱中的水烧开;
(2)用电高峰期开水器两端的实际电压是198V.
点评:本题是一道电学与热学的综合应用题,与生活密切联系,要求灵活运用吸热公式和电功率公式,注意40L≠40kg,必须利用密度公式求解.
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