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：

额定电压	220V	频率	50Hz	昉触电保护类型	1级
额定功率	2000W	净重	22Kg	容积	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

2

号插座为热水器插座，因为这种插座

能够防止触电

．
（2）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会多大？
（3）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？
（4）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60W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．
（5）给你一个烧杯、水、一根铅笔芯、一根细铜棒、一个塑料球、细线、一节电池、一个电灯、导线若干．请你设计制作一个模拟显示油量多少的装置．

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）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．
（3）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．
（4）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．
（5）将电池、电灯、开关和细铜棒连接成串联电路，细铜棒一端用细绳绑上塑料球，另一端可以在铅笔芯上滑动，相当于滑动变阻器．

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．
故答案为：2；能够防止触电．
（2）P_总=2000W+60W=2060W
I_总=

P总

U

=

2060W

220V

≈9.36A；
电阻R=

U

I

=

220V

9.36A

≈23.5Ω； 
答：当他们正常工作时，电路中的电流和电阻分别为9.36A和23.5Ω；
（3）Q_吸=cm（t-t₀）=cρV（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.0×10³kg/m³×20×10^-3m³×（80℃-20℃）=5.04×10⁶J；
W_电=

Q吸

η

=

5?04×106J

80%

=6.3×10⁶J；
 由  P=

W

t

 得t=

W电

P

=

6.3×106J

2000W

=3150s=0.875h；
答：将热水器中的水从20℃加热到80℃需要通电0.875h；
（4）看灯丝．由公式 P=

U2

R

，得R=

U2

P

，当额定电压相同时，额定功率大的，电阻小，相同长度的灯丝粗．灯丝粗的是60W的．
（5）装置如图：
将细铜棒架在烧杯沿上，一端用细绳绑上塑料球，另一端可以在铅笔芯上滑动，将电池、电灯、开关和细铜棒连接成电路即可．
使用：当烧杯中水位下降时，塑料球下降，细铜棒另一端上翘，电路电阻变大，电流变小，灯光变暗，表示水位下降．反之，表示水位上升．

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，本题有一定的难度，解题时一定要认真分析．