Question

13．如图所示的是郑小楚家新买的电水壶的铭牌及家中电能表的示意图．由铭牌可知，郑小楚若要将一整壶初温为30℃的水烧开，则至少需要电水壶正常工作7min（结果保留整数，下同）；若该电水壶的热效率为80%，则在烧开水时，郑小楚家电能表的转盘将转过460转；壶中的水所具有的内能比之前大（选填“大”或“小”），同时分子的热运动速率加快（选填“加快”或“减慢”）．[此时为标准大气压，c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]

主要参数

额定电压：220V

频率：50Hz

额定功率：1210W

容量：1.5L

Answer 1

分析 （1）先根据密度公式求出水的质量，然后利用吸热公式求出水吸收的热量，由题意得出消耗的电能，根据P=$\frac{W}{t}$的变形公式求出电水壶正常工作的时间；
（2）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出电水壶消耗的电能，结合电能表的铭牌求出电能表的转盘转动的圈数；
（3）物体吸收热量，内能会增大；物体放出热量，内能会减小；
（4）分子的热运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈．

解答 解：（1）水的体积V_水=1.5L=1.5dm³=1.5×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的质量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.5kg，
在标准大气压下，水的沸点t=100℃，
水吸收的热量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃-30℃）=4.41×10⁵J，
由题意知，消耗的电能W=Q_吸=4.41×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$得，电水壶正常工作的时间：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{4.41×1{0}^{5}J}{1210W}$≈364.5s≈7min．
（2）若该电水壶的热效率为80%，由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，电水壶实际消耗的电能：
W′=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.41×1{0}^{5}J}{80%}$=5.5125×10⁵J=0.153125kW•h，
则电能表的转盘转动的圈数：
n=0.153125kW•h×3000rev/（kW•h）=459.375r≈460r．
（3）由于壶中的水吸收热量，所具有的内能比之前大；
（4）分子的热运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，故分子的热运动速率加快．
故答案为：7；460；大；加快．

点评 本题主要考查密度公式、吸热公式、电功公式、效率公、电能表铭牌参数的物理含义、以及内能的相关知识，涉及到的知识多，综合性强，关键是公式及其变形的灵活运用．