Question

小明家新安裝了一臺(tái)電熱水器，銘牌如下表所示，小明按照說明書上的要求，給熱水器加滿水，將調(diào)溫開關(guān)調(diào)到如圖12所示的位置．接通電源，加熱指示燈亮，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，指示燈熄滅．

V-55型貯水式熱水器
額定容量	55L	額定壓強(qiáng)	0.6MPa
額定功率	1500W	額定電壓	220V
額定頻率	50HZ	防水等級(jí)

（1）這臺(tái)熱水器正常加熱時(shí)，家庭干路電流增加多少？
（2）小明測出自來水的溫度為10℃，加熱指示燈從亮到熄滅一共要吸收多少熱量？[已知水的比熱容c=4.2×10³J/（kg?℃）]
（3）小明想測量這臺(tái)熱水器的加熱效率，他還需要測量什么物理量？寫出用所測量物理量表示的效率表達(dá)式．
（4）電熱水器的銘牌旁邊，還貼有一個(gè)特別警告如下：
①必須確認(rèn)電熱器貯滿水后，才能通電加熱．
②嚴(yán)禁濕手插拔電源插頭．
③在氣溫低于0℃的寒冷季節(jié)，長時(shí)間停用熱水器，請(qǐng)排空電熱水器中的水．
請(qǐng)你根據(jù)物理知識(shí)對(duì)上述警告的原因給予合理解釋．

Answer 1

分析：（1）在并聯(lián)電路中，干路電流等于各支路電流之和；已知熱水器的額定電壓和額定功率，利用功率的變形公式I=

P

U

得到通過熱水器的電流；
（2）已知水箱的額定容量，可以得到水的最大質(zhì)量；由圖知，設(shè)定溫度為60℃，已知水的質(zhì)量、初溫度、末溫度和比熱容，利用公式Q=cm△t得到水吸收的熱量；
（3）熱水器的效率等于水吸收的熱量與消耗的電能之比，熱量已知，需要知道消耗的電能，已知熱水器的額定功率，要知道消耗的電能多少，由公式W=Pt知：還需要知道加熱的時(shí)間；
（4）從不同物質(zhì)的比熱容不同、安全用電和水結(jié)冰膨脹等角度做出解答．

解答：解：（1）∵P=UI，
∴干路電流增加量：I=

P

U

=

1500W

220V

≈6.82A；
（2）V=55L=55×10^-3m³
水的質(zhì)量：m=ρV=1×10³kg/m³×55×10^-3m³=55kg，
水吸收的熱量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×55kg×（60℃-10℃）=1.155×10⁷J；
（3）由η=

Q吸

P

=

Q吸

Pt

可知：要測量這臺(tái)熱水器的加熱效率，還需要測量加熱時(shí)間t；
（4）①空氣的比熱容較小，沒有水時(shí)容易損壞加熱器；
②自來水是導(dǎo)電的，濕手插拔插銷易觸電；
③熱水器中的水結(jié)冰時(shí)體積增大，容易脹破熱水器．
答：（1）這臺(tái)熱水器正常加熱時(shí)，家庭干路電流增加6.82A；
（2）小明測出自來水的溫度為10℃，加熱指示燈從亮到熄滅一共要吸收的熱量為1.155×10⁷J；
（3）需要測量加熱時(shí)間t；效率表達(dá)式：η=

Q吸

Pt

．
（4）①空氣的比熱容較小，沒有水時(shí)容易損壞加熱器；
②自來水是導(dǎo)電的，濕手插拔插銷易觸電；
③熱水器中的水結(jié)冰時(shí)體積增大，容易脹破熱水器．

點(diǎn)評(píng)：此題考查了與熱水器有關(guān)的電流的計(jì)算、熱量的計(jì)算及注意事項(xiàng)包含的物理道理，是一道電、熱、力學(xué)的綜合題，需要熟練掌握物理規(guī)律或公式，根據(jù)需要對(duì)公式作出正確的選擇，對(duì)現(xiàn)象應(yīng)用相應(yīng)規(guī)律作出合理的解釋．