Question

（2013?厦门）某课外活动小组要探究“水沸腾时，产生水蒸气的质量与吸收的热量的关系”．由于水蒸气的质量不易测量，他们用图所示的装置进行实验．接通电源后，保温杯内“220V  770W”的电加热器正常工作，使水保持沸腾状态．用电子天平测量水和保温杯的总质量m，同时记录加热时间t，数据如下：

加热时间t/min	0	1	2	3	4	5	6
电子天平示数m/g	800	780	760	740	720	700	680

（1）求电加热器正常工作时的电流．
（2）求水沸腾时产生每克水蒸气需要消耗的电能．
（3）若保温杯的底面积是200cm²，请推导出保温杯对电子天平上表面的压强p随时间t变化的关系式．

Answer 1

分析：（1）根据公式P=UI，变形得I=

P

U

，代入数据便可得出电加热器正常工作时的电流；
（2）要求产生水蒸气消耗的电能，需根据已知条件求出产生1g水蒸气所需要的时间，然后根据W=Pt计算消耗的电能；
（3）首先分析表格得出质量和时间的关系；然后根据p=

F

S

=

mg

S

得出保温杯对电子天平上表面的压强p随时间t变化的关系式．

解答：解：（1）由P=UI得，I=

P

U

=

770W

220V

=3.5A；
（2）由表格中数据可知，水沸腾时每分钟产生水蒸气20g，即产生每克水蒸气所需要的时间：
t=

1g

20min/g

=

1

20

min=3s
W=Pt=770W×3s=2310J；
（3）由表格中数据知，m=800g-20tg/min，
p=

F

S

，F=mg，S=200cm²=2×10^-2m²，
所以p=

mg

S

=

(800-20t/min)×10-3kg×10N/kg

2×10-2m2

=400Pa-10tPa/min．
答：（1）电加热器正常工作时的电流为3.5A．
（2）水沸腾时产生每克水蒸气需要消耗的电能为2310J．
（3）电子天平上表面的压强p随时间t变化的关系式为p=400Pa-10tPa/min．

点评：此题是探究“水沸腾时，产生水蒸气的质量与吸收的热量的关系”实验，考查了功率、电功计算公式的应用，同时考查了对实验数据的分析，要善于通过数据总结规律，这对学生来说是一个难点，同时考查了对新知识的接受能力．