Question

16．小伟家新买了一个家用电热水壶，其有关的技术参数如表所示，他根据自己所学的相关物理知识想对新水壶进行一下验证，于是在家里做起了实验．他先把水倒入水壶标定容量处，用温度计测出水的初温是20℃，然后接通电源，同时开始记录时间，他发现5min水便烧开了（设当时的气压为一标准大气压）．

型号	T-76
额定电压	220V
额定频率	50Hz
额定功率	1000W
额定容量	0.8L
重量	0.72kg

（1）烧开这壶水吸收了多少热量？[1L=10^-3m³；c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）电热水壶消耗了多少电能？
（3）比较（1）、（2）两问所得的数据，你认为合理吗？原因是什么？（写出一种即可）

Answer 1

分析 （1）由铭牌可知电水壶的标定容量即水的体积，利用密度公式变形即可求出水的质量，1标准大气压下水的沸点是100℃，再根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）电热水壶正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=Wt求出电热水壶消耗的电能；
（3）比较两个数据可以发现，电功大，水吸收的热量小，可以从电能在传递过程中的利用率方面考虑．

解答 解：（1）由表格数据可知：水的体积V=0.8L=0.8×10^-3m³，
根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×0.8×10^-3m³=0.8kg，
1标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.8kg×（100℃-20℃）
=2.688×10⁵J；
（2）电水壶正常工作时的功率为1000W，5min消耗的电能：
W=Pt=1000W×5×60s=3×10⁵J；
（3）分析计算结果可知，电热水壶消耗的电能大于烧开这壶水吸收的热量；
如果不考虑热量散失，消耗的电能完全转化为内能，二者相等，实际是壶体本身需要吸收热量、存在热量散失的，故吸收的热量不可能等于消耗的电能，所以合理．
答：（1）烧开这壶水吸收的热量为2.688×10⁵J；
（2）电热水壶消耗电能为3×10⁵J；
（3）原因是烧水时热量有损失或壶体本身要吸热．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，涉及到了密度公式和吸热公式、电功公式的应用，综合性强；与生活相连，使学生觉得学了物理有用．