Question

9．小明的爸爸從國外帶回一只旅行電熱壺，右表是其譯成中文的說明書．

額定電壓	110V
額定功率	550W
容積	2.2L

小明說這個壺在中國家庭電路中不能直接使用，請你解釋其原因我國家庭電路電壓220V，遠(yuǎn)超過電熱水壺的額定電壓．小明說可以將此壺與一只電阻串聯(lián)后使用，請你幫他計算出該電阻的阻值是22Ω；此壺正常工作時，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將一壺20℃的水燒開至少需要的時間是1344 s？（不計熱損失．c_水=4.2×10³J/（kg•℃） ρ_水=1.0×10³㎏/m³）

Answer 1

分析 （1）家用電器的額定電壓是用電器正常工作時的電壓，超過額定電壓時，用電器容易損壞，超過的越多，損壞的越快．
（2）根據(jù)電熱水壺的額定電壓和額定功率，計算電阻和額定電流，根據(jù)總電壓和額定電流計算總電阻，總電阻減電熱水壺的電阻得到串聯(lián)的電阻．
（3）知道水的體積、密度，求出質(zhì)量．一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，知道初溫、末溫、比熱、質(zhì)量，根據(jù)Q=cm△t，求出吸收的熱量．這些由電熱水壺供熱，根據(jù)W=Pt，計算通電時間．

解答 解：
（1）由電熱水壺的銘牌知，電熱水壺的額定電壓是110V，如果直接接在我國220V的照明電路上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電熱水壺的額定電壓，會燒壞電熱水壺．所以不能直接接在我國家庭電路中．
（2）電熱水壺的額定電壓是110V，額定功率是550W，
電熱水壺的額定電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{550W}{110V}$=5A，
電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{110V}{5A}$=22Ω，
要想讓電熱水壺正常工作，要串聯(lián)一個電阻來分擔(dān)電壓，
R_總=$\frac{{U}_{總}}{I}$=$\frac{220V}{5A}$=44Ω，
所以串聯(lián)電路的阻值：R'=R_總-R=44Ω-22Ω=22Ω；
（3）V=2.2L=2.2×10^-3m³，
電熱水壺裝滿水后的質(zhì)量：m=ρv=1.0×10³kg/m³×2.2×10^-3m³=2.2kg，
Q=cm△t=4.2×10³（kg•℃）×2.2kg×（100℃-20℃）=7.392×10⁵J．
由題知，W=Q=7.392×10⁵J，
需要時間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{7.392×1{0}^{5}J}{550W}$=1344s
答：我國家庭電路電壓220V，遠(yuǎn)超過電熱水壺的額定電壓；22；1344s．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對額定電壓的了解和串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、密度公式、吸熱公式、電功公式的綜合應(yīng)用，要注意水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是100℃．