题目内容

(2012?玉林模拟)如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌,壶身和底座的总质量是l.2kg,底座与水平桌面的接触面积为250cm2,装满水后水深l0cm.(ρ=1.0×l03kg/m3),请你根据图中和题目所提供的信息、完成以下问题:
(1)观察壶内水位的玻璃管是利用什么原理来工作的?
(2)装满水时水的质量;
(3)装满水后水对电热水壶底部的压强;
(4)装满水后桌面受到的压强;
(5)在一个标准大气压下把初温为20℃的一满壶水烧开,水需要吸收的热量;
(6)在不计热量损失的情况下,电水壶正常工作时烧开一满壶水需要的时间;[C=4.2×103J/(kg?℃)、g=10N/kg]
(7)电热水壶正常工作时电流;
(8)电热水壶正常工作时的电阻;
(9)该电热水壶正常工作10分钟产生的热量.
(10)烧开一壶水实际加热时间总大于理论计算时间.你认为产生这种现象的原因是什么?请简要分析.
分析:(1)根据连通器的原理可知,壶内水位的玻璃管与壶内的水位是相平的,通过观察玻璃管内水位的高低就可判断壶内水位的高低.
(2)已知水壶的容积和水的密度,根据公式m=ρV可求装满水后水的质量;
(3)已知装满水后水的深度,根据公式P=ρgh可求装满水后水对电热水壶底部的压强;
(4)装满水后桌面受到的压力等于水的重力与壶身和底座的总重力之和,根据公式P=
F
S
可求装满水后桌面受到的压强;
(5)已知水壶的容积和水的密度以及壶内水的质量,再利用公式Q=cm△t可求水烧开时吸收的热量;
(6)在不计热量损失的情况下,水吸收的热量等于消耗的电能,Q=W,水壶的额定功率已知,根据公式t=
W
P
可求电水壶正常工作时烧开一满壶水需要的时间;
(7)已知额定功率和额定电压,根据公式P=UI可求电热水壶正常工作时电流;
(8)已知额定功率和额定电压,根据公式R=
U2
P
可求电热水壶正常工作时的电阻;
(9)已知额定功率和工作时间,根据公式Q=W=Pt可求产生的热量;
(10)从热量的散失和电压等方面来考虑.
解答:解:(1)壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的.
(2)装满水时水的质量:m=pV=1.O×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg;
(3)水对壶底的压强:P=pgh=1.O×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.O×103Pa;
(4)F=G=mg=(1.2kg+1.2kg)×10N/kg=24N,S=250cm2=2.5×10-2m2
装满水后桌面受到的压强p=
F
S
=
24N
2.5×10-2m2
=9.6×l02Pa;
(5)烧开水吸收的热量:Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg.℃)×1.2kg×(100℃-20℃)=4.032×105J;
(6)烧开一满壶水的时间:t=
W
P
=
Q
P
=
4.032×105J
1500W
≈269s;
(7)正常工作时电流I=
P
U
=
1500W
220V
≈6.82A;
(8)电热水壶正常工作时的电阻R=
U2
P
=
(220V)2
1500W
≈32.3Ω;
(9)该电热水壶正常工作10分钟产生的热量Q=W=1500W×10×60s=9×105J;
(10)实际上烧开一壶水的加热时间总是要大于理论计算时间,这是因为在实际上烧开水时,水在吸收热量时也向空气中散热,同时壶本身也要吸收热量,也可能电压低于220V,这些因素均会造成实际加热时间的延长
点评:本题考查液体压强、质量、热量、时间、电流、电阻等的计算以及连通器的原理,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是知道没有热量损失时吸收的热量等于消耗电能释放的热量,解题过程中还要注意单位的换算.
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