Question

某電水壺的銘牌信息如圖15所示，電水壺在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下工作．【c_水=4.2×10³J/（kg·℃)】

(1)  電水壺裝滿初溫為20℃的水時(shí)，在額定電壓下將水燒開(kāi)用了7 min．

求：①水吸收的熱量是多少?

②電水壺?zé)�水過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效率是多少?

(2)晚上是用電高峰時(shí)段，如果電壓下降l0％．求：這時(shí)電水壺的實(shí)際功率P．(電阻不隨溫度改變)

(3)為使電水壺的功率在用電高峰時(shí)仍能達(dá)到2000W，甲、乙兩位同學(xué)對(duì)電水壺的電路進(jìn)行了改造，在原電阻絲R₁兩端并聯(lián)一個(gè)電阻絲R₂，如圖16所示，并分別推導(dǎo)出了R₂的表達(dá)式．

甲同學(xué)：    乙同學(xué)：

請(qǐng)你指出哪個(gè)表達(dá)式是錯(cuò)誤的，并分析如果使用錯(cuò)誤表達(dá)式對(duì)應(yīng)的的電阻絲來(lái)改造電水壺的結(jié)果．

Answer 1

(1)①水吸收的熱量：Q = cm(t-t_o) = 4.2×l0³J/(kg·℃)×2 kg×(100℃-20℃)

= 6.72×l0⁵ J(２分)

  ②消耗的電能  ：W = Pt = 2000W×7×60s = 8.4×10⁵ J（１分）

    能量轉(zhuǎn)化效率：η = ×l00％ = ×100％ = 80％．（１分）

(2)實(shí)際電壓：U_實(shí)=U_額(1-10％) = 220V×(1-10％) = 198V（１分）

電阻絲的電阻：R₁ ===24.2Ω（１分）

    實(shí)際功率：P₁===1620W  （１分）

(3)乙同學(xué)的R₂ = 是錯(cuò)誤的（１分）

分析過(guò)程：通過(guò)比較可知，乙同學(xué)計(jì)算的R₂小于甲同學(xué)計(jì)算的R₂， 乙同學(xué)的 R₂接入電路后，電路消耗的總功率大于2000W，導(dǎo)線中的電流過(guò)大，存在安全隱患。（２分）