Question

某電水壺的銘牌信息如圖所示，電水壺在標準大氣壓下工作．[c_水＝4.2×10³ J/(kg·℃)]

(1)電水壺裝滿初溫為20℃的水時，在額定電壓下將水燒開用了7 min．

求：①水吸收的熱量是多少？

②電水壺燒水過程中的能量轉化效率是多少？

(2)農村電網改造前，用電高峰時電壓會下降10％．求：這時電水壺的實際功率P．(電阻不隨溫度改變)

(3)為使電水壺的功率在用電高峰時仍能達到2000 W，甲、乙兩位同學對電水壺的電路進行了改造，在原電阻絲R₁兩端并聯一個電阻絲R₂，如下圖所示，并分別推導出了R₂的表達式．

甲同學：

乙同學：

請你指出哪個表達式是錯誤的，并分析若用此電阻絲來改造 電水壺的結果．

Answer 1

答案：
解析：

(1)①水吸收的熱量：Q＝cm(t－to)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100℃－20℃)＝6.72×105 J(1分) 　　②消耗的電能：W＝Pt＝2000 W×7×60 s＝8.4×105 J 　　能量轉化效率：η＝×100％＝×100％＝80％． 　　(2)實際電壓：U實＝U額(1－10％)＝220 V×(1－10％)＝198 V 　　電阻絲的電阻：R1＝＝＝24.2 Ω 　　實際功率：P1＝＝＝1620 W(1分) 　　(3)乙同學的R2＝是錯誤的(0.5分) 　　分析過程：通過比較可知，乙同學計算的R2小于甲同學計算的R2(0.5分)乙同學的R2接入電路后，電路消耗的總功率大于2000 W(0.5分)，導線中的電流過大，存在安全隱患(0.5分)．