今天夏天,小明家新买了一个大容量电热水壶,其铭牌如图所示.她家的电能表表盘上标有“220V 30A”、“3000imp/KW.h”字样,“imp/Kw.h”是电子式电能表的一个重要参数,其数值表示用电器用电1KW.h,表盘上指示灯闪烁3000次.小明利用该电热水壶、电能表、手表、温度计等器材进行了以下观察实验活动:
a、用电热水壶装一壶水,测得水的质量为2Kg,水的初温为20℃
b、关闭家里其它用电器,只将电热水器接入电路烧水,观察电能表在300秒内,指示灯正好闪烁了243次,此时用温度计测得水的温度为50℃.求:
(1)水吸收的热量是多少?[水的比热为4.2×103J/(Kg?℃)]
(2)300s钟内电热水壶烧水实际消耗的电能是多少?
(3)电热水壶烧水时的热效率是多少?(百分数结果取整数)
(4)通过计算说明电热水壶所在电路中是否正常工作?(假设在300s内电压不变)
解:(1)Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(Kg?℃)×2kg×(50℃-20℃)=2.52×105J.
(2)电能表每闪烁1次,电路中消耗kW?h的电能,
电能表闪烁243次电路中消耗的电能:W=243×kW?h=2.916×105J.
(3)η===86%.
(4)电热水壶实际功率为:P===972W<1000W,
用电器没有正常工作.
答:(1)水吸收的热量是2.52×105J.
(2)300s钟内电热水壶烧水实际消耗的电能是2.916×105J.
(3)电热水壶烧水时的热效率是86%.
(4)电热水壶所在电路中不能正常工作.
(1)知道水的质量、比热、初温、末温,根据Q=cm(t-t0)求出水吸收的热量.
(2)3000imp/kW?h表示的是电路中每消耗1kW?h的电能,电能表闪烁3000次,或者表示电能表每闪烁1次,电路中消耗kW?h的电能,求出电能表闪烁243次电路中消耗的电能.
(3)水吸收的热量是有用能量,消耗的电能是总能量.利用效率公式求出热效率.
(4)由300秒实际消耗的电能,根据P=求出实际功率和额定功率比较,判断是否正常工作.
点评:本题涉及到电、热、效率、实际消耗电能、实际功率等多个重要知识点,有很大的难度.