Question

6．如圖所示是小宇家新買的一臺(tái)快速電水壺．這臺(tái)電水壺的銘牌如下表．為了測該電水壺工作時(shí)的實(shí)際功率，并測試一下豆?jié){的比熱容，小宇用所學(xué)知識(shí)和爸爸合作進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：關(guān)掉家里所有用電器，將該電水壺裝滿豆?jié){，接入家庭電路中，測得壺中豆?jié){從25℃上升到35℃所用的時(shí)間是50s，同時(shí)觀察到家中“220V　　10A（40A）　3200imp/（kw•h）”的電子式電能表耗電指示燈閃爍了80imp．請(qǐng)根據(jù)相關(guān)信息解答下列問題．〔豆?jié){密度為1.05×10³kg/m³）
（1）電水壺中豆?jié){的質(zhì)量為多大？
（2）電水壺加熱豆?jié){時(shí)的實(shí)際功率為多少？
（3）豆?jié){的比熱容為多少？（不考慮熱量損失）
（4）算出的豆?jié){比熱容比豆?jié){的實(shí)際比熱容是偏大還是偏��？請(qǐng)說明原因．

Answer 1

分析 （1）由銘牌可知電水壺的最大容積，利用密度公式變形即可求出電水壺裝滿豆?jié){的質(zhì)量；
（2）根據(jù)電能表的參數(shù)可知，每消耗1KW•h指示燈閃爍3200imp，據(jù)此求出此時(shí)電水壺消耗的電能，再利用P=$\frac{W}{t}$求出電水壺?zé)�水時(shí)的實(shí)際功率；
（3）根據(jù)吸熱公式：Q_吸=cm（t-t₀），知道豆?jié){的質(zhì)量、豆?jié){的初溫和末溫，可計(jì)算豆?jié){的比熱容；
（2）電能放出的熱量大于豆?jié){吸收的熱量，原因是：在熱傳遞過程中有熱量散失，如容器吸熱、周圍空氣吸熱等．

解答 解：（1）電水壺裝滿豆?jié){時(shí)的質(zhì)量：
m=ρV=1.05×10³kg/m³×2×10^-3m³=2.1kg；
（2）電水壺消耗的電能為：
W=$\frac{80}{3200}$×3.6×10⁶J=9×10⁴J，
電水壺?zé)�水時(shí)的實(shí)際功率：
P_實(shí)=$\frac{W}{t}$=$\frac{9×1{0}^{4}J}{50s}$=1800W．
（3）不考慮熱量損失，則Q_吸=9×10⁴J，根據(jù)公式Q_吸=cm（t-t₀）可得：
c=$\frac{{Q}_{吸}}{m（t-{t}_{0}）}$=$\frac{9×1{0}^{4}J}{2.1kg×（35℃-25℃）}$≈4.29×10³J/（kg•℃）；
（4）豆?jié){在加熱的實(shí)際過程中是有熱量損失的，例如：容器吸熱、周圍空氣吸熱等，則Q_放＞Q_吸，豆?jié){吸收的熱量小于電放出的熱量，所以在不考慮熱量損失的情況下計(jì)算出的比熱容比實(shí)際的要大．
答：
（1）電水壺中豆?jié){的質(zhì)量為2.1kg；
（2）電水壺加熱豆?jié){時(shí)的實(shí)際功率為1800W；
（3）豆?jié){的比熱容為4.29×10³J/kg•℃；
（4）算出的豆?jié){比熱容比豆?jié){的實(shí)際比熱容是偏大；豆?jié){在加熱的實(shí)際過程中是有熱量損失的．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，涉及到了電功率的計(jì)算，熱量的計(jì)算、效率的計(jì)算，綜合性強(qiáng)；與生活相連，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用．