Question

9．某电炉丝的正常工作电阻为40欧姆，正常工作时通过的电流是5安，则给5L水从20℃加热到100℃需20分钟，在加热的过程中电炉丝可产生的热量是多少焦？消耗的电能多少度？水吸收的热量为多少焦？（水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃））

Answer 1

分析 （1）根据Q=I²Rt求出加热的过程中电炉丝可产生的热量；
（2）消耗的电能W=UIt=Q=I²Rt；
（3）已知水的体积，利用密度公式求得水的质量，利用Q_吸=cm△t可求水吸收的热量．

解答 解：
在加热的过程中电炉丝可产生的热量：
Q=I²Rt=（5A）²×40Ω×20×60s=1.2×10⁶J；
电炉丝是纯加热电阻，消耗的电能：
W=Q=1.2×10⁶J=1.2×10⁶×$\frac{1}{3.6×1{0}^{6}}$kW•h≈0.33kW•h=0.33度；
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-3m³=5kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J．
答：在加热的过程中电炉丝可产生的热量是1.2×10⁶J；消耗的电能0.33度；水吸收的热量为1.68×10⁶J．

点评 本题考查电功与热量的综合计算，涉及到密度公式及其变形的应用，综合性较强，考查学生计算相关物理量的能力，在计算过程中要注意单位的统一．