Question

9．某家用电热水器的铭牌如图所示．

（1）电热水器使用的电源插座是图中的哪一种？为什么？
（2）该电热水器正常烧水时发热体的电阻是多大？
（3）若正常工作时发热体产生热量的80%被水吸收，则要使电热水器（装满水）中的水温度由20℃升高到60℃需加热多长时间？

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的；家用电器都使用三孔插座，当用电器漏电时，会使外壳带电，若接上地线，即便漏电，电流也就通过地线，流入大地，防止触电事故的发生．
（2）由铭牌可知额定电压和额定功率，根据正常工作时的实际功率和额定功率相等，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出此时电热丝的电阻．
（3）由密度公式计算出水的质量，由吸热公式Q_吸=cm△t计算吸收的热量；根据电热水器的效率先计算电热丝正常工作时所需要产生热量，由电热公式计算电流产生这些热量所需要的时间．

解答 解：（1）选择乙．
因为乙带有接地线，当热水器万一漏电时，电流可通过接地线流入大地，避免触电危险．
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
电热丝的电阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω．
（3）将该电热水器装满水，由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的质量为：
m=ρV=1×10³kg/m³×40×10^-3m³=40kg．
使水温由20℃升高到60℃，水需要吸收热量为：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（60℃-20℃）=6.72×10⁶J．
因为电热丝所产生热量的80%被水吸收，
所以Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{80%}$=$\frac{6.72×1{0}^{6}J}{80%}$=8.4×10⁶J．
 由Q_放=W=Pt得：
t=$\frac{{Q}_{放}}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{2000W}$=4.2×10³s=70min．
答：（1）选择乙．
因为乙带有接地线，当热水器万一漏电时，电流可通过接地线流入大地，避免触电危险；
（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻为24.2Ω．
（3）使水温由20℃升高到60℃所需的时间为70min．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题．与生活相连，使学生觉得学了物理有用，且加强了学生的节能环保的意识．计算时注意单位的统一．