Question

20．在進行物理課外實踐活動中，曉彤同學進行了用電熱水壺燒水問題的研究，他選擇了如圖型號的電熱水壺，經過研究發(fā)現在白天和傍晚時（氣壓不變），使用同一電熱水壺裝滿20℃水燒開所用時間不同，白天需用10min，而晚上卻用12min．
（1）請計算該電水壺正常工作10min消耗的電能是多少？
（2）曉彤同學使用了300r/kwh的電能表在晚上單獨燒同樣多的水，發(fā)現在2min內電能表轉盤轉過了14圈，計算此時電熱水壺電功率，并說明白天和夜晚燒水時間不同的最可能原因是什么？
（3）通過計算和日常經驗說明提高燒水效率的可行方法．

Answer 1

分析 （1）已知電水壺的額定功率，由W=Pt計算電水壺正常工作10min消耗的電能；
（2）從表中數據“300r/kW•h”可以知道每消耗1kW•h的電能，電能表轉300轉；電水壺工作2min轉14r，據此求處2min電熱壺消耗的電能；再利用P=$\frac{W}{t}$求出電水壺的實際功率；
實際功率不等于額定功率可能是實際電壓不等于額定功率，由此分析；
（3）根據吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）計算水吸熱與消耗電能比較、分析提高熱效率的辦法．

解答 解：
（1）由題知，電水壺的額定功率1500W，由P=$\frac{W}{t}$可得電水壺正常工作10min消耗的電能：
W=P_額t=1500W×10×60s=9×10⁵J；
（2）電能表表盤轉14圈消耗的電能：
W′=$\frac{14}{300}$kW•h=1.68×10⁵J；
電水壺的實際功率：
P_實=$\frac{W′}{t′}$=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{2×60s}$=1400W，
燒開同樣的水，水需要吸收熱量是相同的，因為P_實＜P_額，所以用的時間不一樣，可能是夜晚使用的用電器（較多）總功率較大，使干路電流很大，導線分得更多電壓，使得實際電壓低于額定電壓的緣故；
（3）壺中水燒開水吸的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J，
由此知：Q_吸＜W，說明燒水的過程消耗電能產生的熱量并沒被水全部吸收，存在有熱散失，為了提高燒水效率可以給壺嘴加蓋．
答：（1）電水壺正常工作10min消耗的電能是9×10⁵J；
（2）此時電熱水壺實際電功率為1400W，夜晚使用的用電器（較多）總功率較大，使干路電流很大，導線分得更多電壓，使得實際電壓低于額定電壓；
（3）可以給壺嘴加蓋．

點評 本題是一道電學綜合應用題，考查了根據電能表參數計算消耗電能、電功率計算、熱量計算等，綜合性強，與生活相連，使學生覺得學了物理有用，是一道好題．