Question

17．（1）電熱水壺的加熱電阻R兩端電壓為220V，加熱功率1100W，求通過R的電流是多少？R的阻值是多少？
（2）體積為1×10^-3m³的水的質量是多少？這些水從30℃加熱到80℃要吸收多少熱量？[ρ_水=1×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
圖1的電熱水壺有兩個開關S₁、S₂，水達到100℃時沸騰，沸騰了一會后，壺內積聚大量水蒸氣使S₁自動斷開，停止加熱；若某種原因使S₁不能斷開，水會燒干，直至壺的溫度升高到125℃時S₂自動斷開，才停止加熱．
（3）為實現上述功能，應采用圖2中哪幅電路圖？A

（4）若壺蓋未合上，水會一直沸騰，但壺不能自動斷電．這是因為壺內水蒸氣量不足導致哪個開關無法自動斷開？S₁，水燒干前，為什么壺的溫度不會達到125℃？水沸騰時不斷吸收熱量，但溫度保持不變．

Answer 1

分析 （1）已知電熱水壺的額定電壓與額定功率，由電功率公式可以求出通過電阻的電流與電阻阻值．
（2）由密度公式的變形公式可以求出水的質量，應用熱量公式可以求出水吸收的熱量．
（3）根據題意確定兩開關與加熱電阻的連接方式，然后選擇電路圖．
（4）根據題意與圖示電路圖分析答題；液體沸騰時不斷吸收熱量，但溫度保持不變．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電熱水壺電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1100W}$=44Ω；
通過電阻的電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{220V}{44Ω}$=5A；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的質量：
m=ρV=1×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的熱量：Q=mc△t=1kg×4.2×10³J/（kg℃）×（80℃-30℃）=2.1×10⁵J；
（3）“若某種原因使S₁不能斷開，水會燒開，直至壺的溫度升高到125℃時，S₂自動斷開，才停止加熱．”說明S₁、S₂不會是并聯，而是串聯．
由圖示電路圖可知，圖A所示電路符合要求，故選A．
（4）由題意可知，水沸騰后壺內積聚大量水蒸氣時，S₂自動斷開，
若壺蓋未合上，水會一直沸騰，壺內不能積聚大量水蒸氣，開關S₁不能自動斷開，壺不能自動斷電；
水沸騰時不斷吸收熱量，當溫度保持100℃不變，在水燒干前，壺的溫度不會達到125℃．
答：（1）通過R的電流是5A，R的阻值是44Ω；
（2）體積為1×10^-3m³的水的質量是1kg，這些水從30℃加熱到80℃要吸收2.1×10⁵J的熱量；
（3）A；（4）S₁；水沸騰時不斷吸收熱量，但溫度保持不變．

點評 本題是一道綜合題，涉及的知識點較多，但難度不大，應用電功率公式、歐姆定律、密度公式的變形公式與熱量公式、掌握串并聯電路的特點即可正確解題，平時要注意基礎知識的學習與掌握．