题目内容

在“家电下乡”现场,小聪看到某品牌的电热水器和燃气式快速热水器,铭牌如下:
名称预热式电热水器
额定电压220V
额定功率1500W
额定容量60L
额定电压0.7Mpa
名称燃气快速热水器
使用燃气液化石油气
额定热水产率7L/min(温升30℃)
热负荷50MJ/h
适用水压0.02Mpa~1MPa
(1)一般情况下,热水淋浴要求水温升高30℃,则该燃气快速热水器(如图)正常工作时,每分钟流出热水________L.电热水器装满水后,要使水温升高30℃,需提供________J的热量[c水=4.2×103/(㎏?℃)].要获得这么多热量,电热水器需正常工作的时间为________S(假设电热水器产生的热量全部被水吸收).
(2)为了探究电热水器满足即开即用热水淋浴的条件,除热水器及附属的花洒喷头外.小聪找来了秒表、带刻度的大量筒、水桶、温度计、台秤(又叫磅秤)等器材.请你选择合适的器材,为小聪设计一个探究方案.要求写出所选的器材、方法,用测量的物理量及相关常量表示得出的结论.
探究方案:________.

解:
(1)由铭牌的额定热水产率可知,燃气快速热水器正常工作时,每分钟流出热水7L,
电热水器装满水后水的体积:
V=60L=60×10-3m3,
∵ρ=
∴电热水器装满水后水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×60×10-3m3=60kg,
电热水器内水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×60kg×30℃=7.56×106J,
若电热水器产生的热量全部被水吸收,即Q吸=W,
∵P=,电热水器正常工作,P=P额=1500W,
∴电热水器工作时间:
t===5040s.
(2)探究方案:打开喷头向水桶喷,用秒表计时开始,一段时间后,喷头移出水桶,停止计时,用磅秤称出水桶中水的质量m,从秒表读出时间t;已知水的比热容和水温度的升高值(△t=30℃),要电热水器即开即用,要满足的条件:Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t,即:P≥.
故答案为:
(1)7;7.56×106;5040;
(2)打开喷头向水桶喷,用秒表计时开始,一段时间后,喷头移出水桶,停止计时,用磅秤称出水桶中水的质量m,从秒表读出时间t;已知水的比热容和水温度的升高值(△t=30℃),要电热水器即开即用,要满足的条件:Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t,即:P≥.
分析:(1)从铭牌中找出燃气快速热水器正常工作时,每分钟流出热水的体积;
知道电热水器的容积(装满水后水的体积),利用密度公式求水的质量,再利用吸热公式求水吸收的热量;
若电热水器产生的热量全部被水吸收,即Q吸=W=Pt,知道电热水器的电功率P,据此求电热水器工作时间.
(2)要电热水器即开即用,要满足的条件:Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t,实验方案:打开喷头向水桶喷,用秒表计时开始,一段时间后,喷头移出水桶,停止计时,用磅秤称出水桶中水的质量m,从秒表读出时间t.
点评:本题考查了学生对密度公式、吸热公式、电功率公式的掌握和运用,是一道电学与热学的综合应用题,涉及到设计实验方案,属于难题.
练习册系列答案
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名称 预热式电热水器
额定电压 220V
额定功率 1500W
额定容量 60L
额定电压 0.7Mpa
名称 燃气快速热水器
使用燃气 液化石油气
额定热水产率 7L/min(温升30℃)
热负荷 50MJ/h
适用水压 0.02Mpa~1MPa
(1)一般情况下,热水淋浴要求水温升高30℃,则该燃气快速热水器(如图)正常工作时,每分钟流出热水
7
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L.电热水器装满水后,要使水温升高30℃,需提供
7.56×106
7.56×106
J的热量[c水=4.2×103/(㎏?℃)].要获得这么多热量,电热水器需正常工作的时间为
5040
5040
S(假设电热水器产生的热量全部被水吸收).
(2)为了探究电热水器满足即开即用热水淋浴的条件,除热水器及附属的花洒喷头外.小聪找来了秒表、带刻度的大量筒、水桶、温度计、台秤(又叫磅秤)等器材.请你选择合适的器材,为小聪设计一个探究方案.要求写出所选的器材、方法,用测量的物理量及相关常量表示得出的结论.
探究方案:
打开喷头向水桶喷,用秒表计时开始,一段时间后,喷头移出水桶,停止计时,用磅秤称出水桶中水的质量m,从秒表读出时间t;已知水的比热容和水温度的升高值(△t=30℃),要电热水器即开即用,要满足的条件:Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t,即:P≥
c水m×30℃
t
.
打开喷头向水桶喷,用秒表计时开始,一段时间后,喷头移出水桶,停止计时,用磅秤称出水桶中水的质量m,从秒表读出时间t;已知水的比热容和水温度的升高值(△t=30℃),要电热水器即开即用,要满足的条件:Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t,即:P≥
c水m×30℃
t
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