Question

小明家新安裝了一臺(tái)電熱水器，銘牌如表所示，小明按照說(shuō)明書(shū)上的要求，給熱水器加滿水，將調(diào)溫開(kāi)關(guān)調(diào)到如圖1所示的位置．接通電源，加熱指示燈亮，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，指示燈熄滅．

V-55型貯水式熱水器
額定容量	55L	額定壓強(qiáng)	0.6Mpa
額定功率	1500W	額定電壓	220V
額定頻率	50HZ	放水等級(jí)

（1）這臺(tái)熱水器正常加熱時(shí)，家庭干路電流增加多少？
（2）小明測(cè)出自來(lái)水的溫度為 10℃，加熱指示燈從亮到熄滅一共要吸收多少熱量？【水的比熱容c=4.2×10³J/】
（3）小明想測(cè)量這臺(tái)熱水器的加熱效率，他還需要測(cè)量什么物理量？
（4）電熱水器的銘牌旁邊，還貼有一個(gè)特別警告如圖2，請(qǐng)你根據(jù)物理知識(shí)對(duì)上述警告的原因給予合理解釋．

Answer 1

【答案】分析：（1）在并聯(lián)電路中，干路電流等于各支路電流之和．家庭電路干路增加的電流也就是熱水器正常工作的電流．已知熱水器的額定電壓和額定功率，利用公式I=得到通過(guò)熱水器的電流；
（2）已知水箱的額定容量，可以得到水的最大質(zhì)量；由圖知，設(shè)定溫度為60℃，已知水的質(zhì)量、初溫度、末溫度和比熱容，利用公式Q=cm△t得到水吸收的熱量；
（3）熱水器的效率等于水吸收的熱量與消耗的電能之比，熱量已知，需要知道消耗的電能，已知熱水器的額定功率，要知道消耗的電能多少，由公式W=Pt知：還需要知道加熱的時(shí)間；
（4）從不同物質(zhì)的比熱容不同、安全用電和水的反常膨脹等角度做出解答．
解答：已知：V=55L=0.055m³  U=220V  P=1500W  ρ=1.0×10³kg/m³  c=4.2×10³J/（kg?℃）△t=60℃-10℃=50℃
求：（1）I=？（2）Q=？
解：
（1）∵P=UI
∴干路電流增加的數(shù)值為I==≈6.8A；
（2）∵ρ=
∴水吸收的熱量為Q=cm△t=cρV△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1.0×10³kg/m³×0.055m³×50℃=1.155×10⁷J；
（3）由η==知：要測(cè)量這臺(tái)熱水器的加熱效率，還需要測(cè)量加熱時(shí)間；
（4）①水的比熱容大于空氣的比熱容，如果水箱中加水太少，容易燒干，溫度過(guò)高燒壞熱水器；
②自來(lái)水是導(dǎo)體，濕手拔插電源插頭容易引起觸電；
③水結(jié)冰時(shí)體積會(huì)膨脹，如果冬天水箱裝滿水，結(jié)冰時(shí)可能脹破水箱．
答：
（1）干路電流增加的數(shù)值為6.8A；
（2）水吸收的熱量為1.155×10⁷J；
（3）要測(cè)量這臺(tái)熱水器的加熱效率，還需要測(cè)量加熱時(shí)間；
（4））①水的比熱容大于空氣的比熱容，如果水箱中加水太少，容易燒干，溫度過(guò)高燒壞熱水器；
②自來(lái)水是導(dǎo)體，濕手拔插電源插頭容易引起觸電；
③水結(jié)冰時(shí)體積會(huì)膨脹，如果冬天水箱裝滿水，結(jié)冰時(shí)可能脹破水箱．
點(diǎn)評(píng)：此題考查了與熱水器有關(guān)的電流的計(jì)算、熱量的計(jì)算及注意事項(xiàng)包含的物理道理，是一道電、熱、力學(xué)的綜合題，需要熟練掌握物理規(guī)律或公式，根據(jù)需要對(duì)公式作出正確的選擇，對(duì)現(xiàn)象應(yīng)用相應(yīng)規(guī)律作出合理的解釋．