Question

19．小华家安装的电热水器铭牌如表所示：

XX牌全自动电热水器
型号：HMPZ-12D	净重：10kg
额定电压：220V	类别：防触电保护类
额定功率：2kW	水容量：40L
出厂日期：2015年5月18日	编号：2015051188

（1）为安全起见，电热水器应选用乙插座（选填“甲”或“乙”）．
（2）该电热水器正常工作时，电热丝的电阻；
（3）热水器装满水，正常工作时电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从20℃升高到70℃，需要加热的时间[已知c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

分析 （1）根据金属外壳用电器的安全用电进行分析，即金属外壳必须接地线；
（2）已知额定电压和额定功率，根据电功率的变形公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$即可求出电阻值；
（3）知道热水器的容积，利用密度公式求水的质量，又知道水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量，不计热量损失时消耗的电能W=Q_吸，根据t=$\frac{W}{P}$求出加热时间．

解答 解：（1）因为电热水器是金属外壳，所以必须接地线，而三孔插座接地线，故选乙；
（2）电热丝的电阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}=\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω；
（3）水的体积V=40L=40dm³=4×10^-2m³，
水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×4×10^-2m³=40kg，
水吸收的热量Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（70℃-20℃）=8.4×10⁶J，
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$得消耗的电能W$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{0.8}$=1.05×10⁷J，
加热器工作的时间t=$\frac{W}{P}=\frac{1.05×1{0}^{7}J}{2000W}$=5250s=87.5min．
答：（1）乙；
（2）该电热水器正常工作时，电热丝的电阻为24.2Ω；
（3）热水器装满水，正常工作时电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从20℃升高到70℃，需要加热87.5min．

点评 本题联系学生活实际，考查电功、电功率的公式、密度的公式、热量的计算、能量的利用效率等知识，属于电热综合题．