Question

【题目】如图表是小强家电热水壶的部分铭牌，他利用所学的知识进行了以下测量和操作．电热水壶内装满水，正常工作5min水温由20℃升高到90℃．请你计算：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）电水壶正常工作时的电流多大？
（3）电水壶正常工作5min消耗多少电能？比较（1）和（3）的计算结果，你有什么发现？并做出简单解释．
（4）按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源连接线不能过长，横截面积不能过小．小强仔细观察了家里的一些大功率用电器，如空调、电暖气的电源线也有这样的特点，请结合焦耳定律解释这样规定的原因．

Answer 1

【答案】
（1）解：由铭牌可知，电热水壶的最大容量为1kg，电热水壶内装满水，则水的质量为1kg，

水需要吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103 J/（kg℃）×1kg×（90℃﹣20℃）=2.94×105J；

答：水吸收的热量是2.94×105J；

（2）解：由铭牌可知，电水壶的额定功率为1100W，额定电压为220V，

由P=UI得电水壶正常工作时的电流：

I= = =5A；

答：电水壶正常工作时的电流为5A；

（3）解：电水壶正常工作t=5min=300s，

由p= 得电水壶正常工作5min消耗电能：

W=Pt=1100W×5×60s=3.3×105J；

通过以上计算可知加热水的过程中，电水壶消耗的电能大于水吸收的热量．这是因为加热过程中，水吸收热量的同时，容器也要吸收热量，同时还要向外散热，使消耗的电能大于水吸收的热量；

答：电水壶正常工作5min消耗电能3.3×105J；

电水壶消耗的电能大于水吸收的热量．这是因为加热过程中，水吸收热量的同时，容器也要吸收热量，同时还要向外散热，使消耗的电能大于水吸收的热量；

（4）解：电热水壶等功率较大的用电器，工作时通过连接线的电流会较大；而如果电源连接线过长或横截面积过小，则连接线的电阻就会增大，由焦耳定律可知，在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故．

答：电热水壶等功率较大的用电器，工作时通过连接线的电流会较大；而如果电源连接线过长或横截面积过小，则连接线的电阻就会增大，由焦耳定律可知，在一定时间内电流通过连接线产生的热量就会增加，容易引起火灾等安全事故．

【解析】（1）已知水的质量、初温和末温，可用Q吸=cm（t﹣t0）计算水吸收的热量；（2）已知额定功率和额定电压，可用I= 计算电水壶正常工作时的电流；（3）已知额定功率和和工作时间，可用W=Pt计算消耗的电能； 将计算得到的消耗的电能与水吸收的热量进行比较，两者的差异可以从能量转化过程中存在的损失考虑；（4）由焦耳定律知，如果电源连接线过长，横截面积过小，电阻就会增大，产生的热量增加，容易发热造成火灾．