Question

如圖甲所示為某家用電熱水瓶，其容量為2L，有加熱和保溫兩檔，電路如圖乙所示，某次該熱水瓶裝滿初溫為20℃的水，接在家庭電路中，它正常工作時(shí)的功率和時(shí)間關(guān)系如圖丙所示。（外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）求：（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）

（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，電熱水瓶處于加熱狀態(tài)，此時(shí)電阻R₁的阻值是多少？

（2）保溫時(shí)通過(guò)電熱水瓶插頭的電流？

（3）若通電10 min恰好將水燒開(kāi)，則加熱時(shí)電熱水瓶的熱效率是多少？【水的比熱容是4.2×10³J/（kg·℃）】

              

                   

Answer 1

【思路分析】

求解	題干信息	所用公式
（1）電熱水瓶處于加熱狀態(tài)時(shí)，電阻R1的阻值是多少	只有R1接入電路，由題圖丙可知P加熱=1200W，電壓220V
(2)保溫時(shí)通過(guò)電熱水瓶插頭的電流	由題圖丙可知P保溫=400W， 電壓220V
（3）通電10 min恰好將水燒開(kāi)，則加熱時(shí)電熱水瓶的熱效率是多少	S=250km；效率為30％，汽油的熱值為4．6×107 J／kg	W=P加熱t   m水=ρ水V Q=c水m（t-t0）

解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，電熱水瓶處于加熱狀態(tài)，此時(shí)只有R₁接入電路，

由題圖丙可知P_加熱=1200W，則。。。。。。。。。（1分）

（2）由題圖丙可知P_保溫=400W，則。。。。。。。。。。。。。（1分）

（3）通電10 min消耗的電能W=P_加熱t=1200W×600s=7.2×10⁵J 。。。。。。。。。。（1分）

熱水瓶裝滿水的質(zhì)量m_水=ρ_水V=1.0×10³ kg/m³×2×10^-3 m³=2  kg

將水燒開(kāi)時(shí)水吸收的熱量Q=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg·℃）×2  kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J。。。。。（1分）

則加熱時(shí)電熱水瓶的熱效率。。。。。。。。。（1分）

【難點(diǎn)分析】學(xué)生不會(huì)識(shí)別電路，不清楚什么情況下是加熱狀態(tài)，什么情況下時(shí)候是保溫狀態(tài)。同時(shí)也不會(huì)分析P-t關(guān)系圖；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，電熱水瓶處于保溫狀態(tài)，觀察P-t關(guān)系圖，可知此時(shí)的功率為保溫功率，即：P_保溫=400W；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，電熱水瓶處于加熱狀態(tài)，觀察P-t關(guān)系圖，可知此時(shí)的功率為保溫功率，即：P_保溫=1200W。