如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌,请你根据图中所提供的信息完成以下问题:
(1)图乙中观察壶内水位的玻璃管利用原理来工作.
(2)已知壶中装满水时水位高为10cm,此时水对水壶底的压强是多少?
(3)把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开,水需要吸收多少热量?
(4)在不计热量损失的情况下,电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间?[C水=4.2×103J/(kg?℃)、g=10N/kg]
解:(1)壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的.
(2)水对壶底的压强:P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa.
答:此时水对水壶底的压强是1.0×103Pa.
(3)装满水时水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg,
烧开水吸收的热量:Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1.2kg×(100℃-20℃)=4.032×105J.
答:水需要吸收热量4.032×105J.
(4)烧开一满壶水的时间:t==≈269s.
答:电水壶正常工作时烧开一满壶水需要269s.
(1)根据连通器的原理可知,壶内水位的玻璃管与壶内的水位是相平的,通过观察玻璃管内水位的高低就可判断壶内水位的高低.
(2)已知水的深度,根据公式P=ρgh可求水对水壶底的压强.
(3)已知水壶的容积和水的密度,根据公式m=ρV求出壶内水的质量,再利用公式Q=cm△t可求水烧开时吸收的热量.
(4)在不计热量损失的情况下,水吸收的热量等于消耗的电能,Q=W,水壶的额定功率已知,根据公式t=可求电水壶正常工作时烧开一满壶水需要的时间.
点评:本题考查液体压强、质量、热量、时间等的计算以及连通器的原理,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是知道没有热量损失时吸收的热量等于消耗电能释放的热量,解题过程中还要注意单位的换算.