Question

某電水壺的銘牌信息如圖15所示，電水壺在標準大氣壓下工作．【c_水=4.2×10³J/（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(zhuǎn)化效率是多少?

(2)晚上是用電高峰時段，如果電壓下降l0％．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2000W，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(lián)一個電阻絲R₂，如圖16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，并分析如果使用錯誤表達式對應的的電阻絲來改造電水壺的結(jié)果．

Answer 1

(1)①水吸收的熱量：Q = cm(t-t_o) = 4.2×l0³J/(kg·℃)×2 kg×(100℃-20℃)

= 6.72×l0⁵ J(２分)

  ②消耗的電能  ：W = Pt = 2000W×7×60s = 8.4×10⁵ J（１分）

    能量轉(zhuǎn)化效率：η = ×l00％ = ×100％ = 80％．（１分）

(2)實際電壓：U_實=U_額(1-10％) = 220V×(1-10％) = 198V（１分）

電阻絲的電阻：R₁ ===24.2Ω（１分）

    實際功率：P₁===1620W  （１分）

(3)乙同學的R₂ = 是錯誤的（１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， 乙同學的 R₂接入電路后，電路消耗的總功率大于2000W，導線中的電流過大，存在安全隱患。（２分）