Question

2．如图所示是电热水器原理的简易示意图．通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态．闭合开关S时，热水器处于加热状态．在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，桶中水的质量为10kg，把这些水由48℃加热到98℃需要吸收的热量是2.1×10⁶J．【已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）】．小明在家单独使用它时，发现家里标有“1200r/kw•h”的电能表在1min的时间里转盘转过了30转，则此时电热水器的电功率是1500W．

Answer 1

分析 （1）由电功率的公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，当电压不变时，电阻越小，电功率越大，由电路图判断开关闭合时，热水器的状态；
（2）根据热量公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量．
（3）“1200r/KW•h”的含义是转盘每转过1200转表示消耗了1kW•h的电能．知道转的转数就可以算出消耗的电能，根据P=$\frac{W}{t}$求出电热水器的电功率．

解答 解：（1）由电路图知，断开开关S时，电阻R₁、R₂串联，
闭合开关S时，电阻R₂被短路，电路中的电阻最小，由电功率的公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时电功率最大，热水器处于加热状态；
（2）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（98℃-48℃）
=2.1×10⁶J．
（3）电热水器消耗的电能：W=$\frac{30}{1200}$kW•h=$\frac{1}{40}$kW•h，
此时电炉的电功率：P_实=$\frac{W}{t}$=$\frac{\frac{1}{40}kW•h}{\frac{1}{60}h}$=1.5kW=1500W．
故答案为：加热；2.1×10⁶；1500．

点评 本题考查了电功率公式和吸热公式的灵活运用，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析时注意结合控制变量法．