Question

16．小军把一个标有“220V 1000W”的“热得快”（电热器），放在保温瓶内把水烧开，如图甲．
（1）该“热得快”正常工作时的电阻是多少？
（2）若普通保温瓶的容积为2.5L，将一满瓶20℃的水烧开需要吸收多少热量？
（3）如果该“热得快”烧水的热效率为84%，用它烧开一满瓶水需要多长时间？
（4）小军同学在某资料中看到：用“热得快”插入保温瓶对水加热，利用水的对流使水均匀受热，如图乙；但是它下部的冷水密度较大，不易参与对流，致使瓶内的水难以均匀受热，因此常会出现上面的水沸腾时，下面的水还没有烧开．
①通过阅读这段资料，你认为使用“热得快”烧水时应注意哪些问题？
②请你对“热得快”的生产厂家就其产品制造提出一点建议．

Answer 1

分析 （1）热得快正常工作时的功率和额定功率相等，根据R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出电阻；
（2）保温瓶装满水时水的体积和自身的容积相等，根据m=ρV求出水的质量，根据公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（3）根据效率公式求出消耗的电能，再根据W=Pt求出烧开一满瓶水所需要的时间；
（4）从消费者使用方法和厂家生产产品方向进行解答．

解答 解：（1）热得快正常工作时的电压U=220V，功率P=1000W，则电阻为R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω；
（2）根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2.5×10^-3m³=2.5kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J；
（3）∵热得快烧水的热效率为84%，
∴消耗的电能：
W=Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{84%}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{84%}$=1×10⁶J，
根据W=Pt可得，加热时间：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{1×1{0}^{6}J}{1000W}$=1000s；
（4）①消费者在使用时，适当延长一段水沸腾的时间；②厂家应根据市场上水瓶的大小，生产长短不同规格的电热管，供消费者选用．
答：（1）计算该“热得快“正常工作的电阻为60.5Ω，电流为3.64A；
（2）将一满瓶冷水（20℃）加热到100℃时所吸收的热量为7.392×10⁵J；
（3）烧开一满瓶水所需要的时间为1026.6s；
（4）①消费者在使用时，适当延长一段水沸腾的时间；②厂家应根据市场上水瓶的大小，生产长短不同规格的电热管，供消费者选用．

点评 本题巧妙的将密度、比热容、电功、效率等融合于一题，利于考查学生的运算能力和科学探究能力，培养了学生在日常生活中科学探究的意识．