Question

2．如圖所示是電熱水器原理的簡易示意圖．通過開關(guān)S可以使熱水器處于加熱或保溫狀態(tài)．閉合開關(guān)S時，熱水器處于加熱狀態(tài)．在熱水器的蓄水桶中裝水至最高水位后，桶中水的質(zhì)量為10kg，把這些水由48℃加熱到98℃需要吸收的熱量是2.1×10⁶J．【已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）】．小明在家單獨使用它時，發(fā)現(xiàn)家里標有“1200r/kw•h”的電能表在1min的時間里轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過了30轉(zhuǎn)，則此時電熱水器的電功率是1500W．

Answer 1

分析 （1）由電功率的公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當電壓不變時，電阻越小，電功率越大，由電路圖判斷開關(guān)閉合時，熱水器的狀態(tài)；
（2）根據(jù)熱量公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量．
（3）“1200r/KW•h”的含義是轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)過1200轉(zhuǎn)表示消耗了1kW•h的電能．知道轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)就可以算出消耗的電能，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出電熱水器的電功率．

解答 解：（1）由電路圖知，斷開開關(guān)S時，電阻R₁、R₂串聯(lián)，
閉合開關(guān)S時，電阻R₂被短路，電路中的電阻最小，由電功率的公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時電功率最大，熱水器處于加熱狀態(tài)；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×10kg×（98℃-48℃）
=2.1×10⁶J．
（3）電熱水器消耗的電能：W=$\frac{30}{1200}$kW•h=$\frac{1}{40}$kW•h，
此時電爐的電功率：P_實=$\frac{W}{t}$=$\frac{\frac{1}{40}kW•h}{\frac{1}{60}h}$=1.5kW=1500W．
故答案為：加熱；2.1×10⁶；1500．

點評 本題考查了電功率公式和吸熱公式的靈活運用，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析時注意結(jié)合控制變量法．