题目内容
小明家新安装了一台电热水器，铭牌如下表所示，小明按照说明书上的要求，给热水器加满水，将调温开关调到如图12所示的位置．接通电源，加热指示灯亮，达到设定温度时，指示灯熄灭．| V-55型贮水式热水器 | |||
| 额定容量 | 55L | 额定压强 | 0.6MPa |
| 额定功率 | 1500W | 额定电压 | 220V |
| 额定频率 | 50HZ | 防水等级 | |
（2）小明测出自来水的温度为10℃，加热指示灯从亮到熄灭一共要吸收多少热量？[已知水的比热容c=4.2×103J/（kg?℃）]
（3）小明想测量这台热水器的加热效率，他还需要测量什么物理量？写出用所测量物理量表示的效率表达式．
（4）电热水器的铭牌旁边，还贴有一个特别警告如下：
①必须确认电热器贮满水后，才能通电加热．
②严禁湿手插拔电源插头．
③在气温低于0℃的寒冷季节，长时间停用热水器，请排空电热水器中的水．
请你根据物理知识对上述警告的原因给予合理解释．
分析：（1）在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和；已知热水器的额定电压和额定功率，利用功率的变形公式I=
得到通过热水器的电流；
（2）已知水箱的额定容量，可以得到水的最大质量；由图知，设定温度为60℃，已知水的质量、初温度、末温度和比热容，利用公式Q=cm△t得到水吸收的热量；
（3）热水器的效率等于水吸收的热量与消耗的电能之比，热量已知，需要知道消耗的电能，已知热水器的额定功率，要知道消耗的电能多少，由公式W=Pt知：还需要知道加热的时间；
（4）从不同物质的比热容不同、安全用电和水结冰膨胀等角度做出解答．
| P |
| U |
（2）已知水箱的额定容量，可以得到水的最大质量；由图知，设定温度为60℃，已知水的质量、初温度、末温度和比热容，利用公式Q=cm△t得到水吸收的热量；
（3）热水器的效率等于水吸收的热量与消耗的电能之比，热量已知，需要知道消耗的电能，已知热水器的额定功率，要知道消耗的电能多少，由公式W=Pt知：还需要知道加热的时间；
（4）从不同物质的比热容不同、安全用电和水结冰膨胀等角度做出解答．
解答：解：（1）∵P=UI，
∴干路电流增加量：I=
=
≈6.82A；
（2）V=55L=55×10-3m3
水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×55×10-3m3=55kg，
水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×55kg×（60℃-10℃）=1.155×107J；
（3）由η=
=
可知：要测量这台热水器的加热效率，还需要测量加热时间t；
（4）①空气的比热容较小，没有水时容易损坏加热器；
②自来水是导电的，湿手插拔插销易触电；
③热水器中的水结冰时体积增大，容易胀破热水器．
答：（1）这台热水器正常加热时，家庭干路电流增加6.82A；
（2）小明测出自来水的温度为10℃，加热指示灯从亮到熄灭一共要吸收的热量为1.155×107J；
（3）需要测量加热时间t；效率表达式：η=
．
（4）①空气的比热容较小，没有水时容易损坏加热器；
②自来水是导电的，湿手插拔插销易触电；
③热水器中的水结冰时体积增大，容易胀破热水器．
∴干路电流增加量：I=
| P |
| U |
| 1500W |
| 220V |
（2）V=55L=55×10-3m3
水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×55×10-3m3=55kg，
水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×55kg×（60℃-10℃）=1.155×107J；
（3）由η=
| Q吸 |
| P |
| Q吸 |
| Pt |
（4）①空气的比热容较小，没有水时容易损坏加热器；
②自来水是导电的，湿手插拔插销易触电；
③热水器中的水结冰时体积增大，容易胀破热水器．
答：（1）这台热水器正常加热时，家庭干路电流增加6.82A；
（2）小明测出自来水的温度为10℃，加热指示灯从亮到熄灭一共要吸收的热量为1.155×107J；
（3）需要测量加热时间t；效率表达式：η=
| Q吸 |
| Pt |
（4）①空气的比热容较小，没有水时容易损坏加热器；
②自来水是导电的，湿手插拔插销易触电；
③热水器中的水结冰时体积增大，容易胀破热水器．
点评：此题考查了与热水器有关的电流的计算、热量的计算及注意事项包含的物理道理，是一道电、热、力学的综合题，需要熟练掌握物理规律或公式，根据需要对公式作出正确的选择，对现象应用相应规律作出合理的解释．
练习册系列答案
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（2012?茂名）小明家新安装了一台如图所示的太阳能、电能两用热水器．平常使用太阳能，在阳光不足时，用电热丝辅助加热．热水器铭牌如下．
小明家新安装了一台太阳能热水器，晴天用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热，其铭牌相关数据如表：
（1）小明查阅资料得知，当地晴天平均1m2采光面在1h内接收的太阳能为2.1×106 J．
则晴天时，每天日照时间按8h计算，热水器一天中接收的太阳能是多少？若这些太阳能全部被水吸收，可使满箱水的温度升高多少？[c水=4.2×103J/]
（2）阴天时，为使满箱水升高的温度与晴天相同，水吸收的热量50%由电辅助提供，则需电辅助正常加热多长时间？（不计热量损失）
（3）请说出利用太阳能的一个优点．
| 水箱容积0.1m3 | 额定电压220V |
| 集热管采光面积1.5rn2 | 额定功率1500W |
则晴天时，每天日照时间按8h计算，热水器一天中接收的太阳能是多少？若这些太阳能全部被水吸收，可使满箱水的温度升高多少？[c水=4.2×103J/]
（2）阴天时，为使满箱水升高的温度与晴天相同，水吸收的热量50%由电辅助提供，则需电辅助正常加热多长时间？（不计热量损失）
（3）请说出利用太阳能的一个优点．
小明家新安装了一台如图所示的太阳能、电能两用热水器．平常使用太阳能，在阳光不足时，用电热丝辅助加热．热水器铭牌如下．
（1）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？
（2）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多少热量？（ 1L=10 -3m3 ）
（3）若通过完全燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从20℃升高到50℃时，不考虑热量的损失，需要多少m3天然气？（天然气的热值为4.0×107J/m3）
（4）由于寒冷阴雨，太阳能热水器只将水加热到35℃，现要通过电热丝将水加热到50℃使用，需电加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为内能）
（1）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？
（2）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多少热量？（ 1L=10 -3m3 ）
（3）若通过完全燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从20℃升高到50℃时，不考虑热量的损失，需要多少m3天然气？（天然气的热值为4.0×107J/m3）
（4）由于寒冷阴雨，太阳能热水器只将水加热到35℃，现要通过电热丝将水加热到50℃使用，需电加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为内能）
| ××牌热水器 | ||
| 型号HM-20 | 集热管数28支 | 额定频率50Hz |
| 水箱容积200L | 集热管管长180cm | 额定电压220V |
| 防水等级A | 系统承压3.0MPa | 额定功率4400W |