Question

在“家電下鄉(xiāng)”現(xiàn)場(chǎng)，小聰看到某品牌的電熱水器和燃?xì)馐娇焖贌崴�器，銘牌如下�?br />

(1)一般情況下，熱水淋浴要求水溫升高30℃，則該燃?xì)饪焖贌崴��?如圖)正常工作時(shí)，每分鐘流出熱水______________L。電熱水器裝滿水后，要使水溫升高30^。C，需提供______J的熱量[c_水=4．2×10³／(㎏·℃)]。要獲得這么多熱量，電熱水器需正常工作的時(shí)間為_(kāi)___________S(假設(shè)電熱水器產(chǎn)生的熱量全部被水吸收)。
(2)為了探究電熱水器滿足即開(kāi)即用熱水淋浴的條件，除熱水器及附屬的花灑噴頭外。小聰找來(lái)了秒表、帶刻度的大量筒、水桶、溫度計(jì)、臺(tái)秤(又叫磅秤)等器材。請(qǐng)你選擇合適的器材，為小聰設(shè)計(jì)一個(gè)探究方案。要求寫出所選的器材、方法，用測(cè)量的物理量及相關(guān)常量表示得出的結(jié)論。
探究方案：
 

Answer 1

（1）7.56×10⁶，5040；（2）電熱水器的額定功率�。槐绢}有多種解法�，F(xiàn)提供一種解法；方法：打開(kāi)噴頭，按秒表計(jì)時(shí)的同時(shí)將噴頭向水桶噴水。一段時(shí)間后，按秒表停止計(jì)時(shí)并將噴頭移出水桶。用磅秤稱出水桶中水的質(zhì)量m,從秒表讀出時(shí)間t.已知c_水和誰(shuí)的溫升△t=30℃,P≥Q/t=30c_水m/t就是電熱水器即開(kāi)即用熱水淋浴的條件。

解析試題分析：從銘牌中找出燃?xì)饪焖贌崴�器正常工作時(shí)，每分鐘流出熱水的體積；
知道電熱水器的容積（裝滿水后水的體積），利用密度公式求水的質(zhì)量，再利用吸熱公式求水吸收的熱量；
若電熱水器產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，即Q_吸=W=Pt，知道電熱水器的電功率P，據(jù)此求電熱水器工作時(shí)間．要電熱水器即開(kāi)即用，要滿足的條件：Q_放=W=Pt≥Q_吸=c_水m△t，實(shí)驗(yàn)方案：打開(kāi)噴頭向水桶噴，用秒表計(jì)時(shí)開(kāi)始，一段時(shí)間后，噴頭移出水桶，停止計(jì)時(shí)，用磅秤稱出水桶中水的質(zhì)量m，從秒表讀出時(shí)間t．（1）由銘牌的額定熱水產(chǎn)率可知，燃?xì)饪焖贌崴�器正常工作時(shí)，每分鐘流出熱水7L，
電熱水器裝滿水后水的體積：
V=60L=60×10^-3m³，∴電熱水器裝滿水后水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×60×10^-3m³=60kg，
電熱水器內(nèi)水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×60kg×30℃=7.56×10⁶J，
若電熱水器產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，即Q_吸=W，
∵，電熱水器正常工作，P=P_額=1500W，
∴電熱水器工作時(shí)間：
．
（2）探究方案：打開(kāi)噴頭向水桶噴，用秒表計(jì)時(shí)開(kāi)始，一段時(shí)間后，噴頭移出水桶，停止計(jì)時(shí)，用磅秤稱出水桶中水的質(zhì)量m，從秒表讀出時(shí)間t；已知水的比熱容和水溫度的升高值（△t=30℃），要電熱水器即開(kāi)即用，要滿足的條件：Q_放=W=Pt≥Q_吸=c_水m△t，即：
考點(diǎn)：本題考查電功與熱量的綜合計(jì)算、控制變量法與探究性實(shí)驗(yàn)方案
點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵是對(duì)密度公式、吸熱公式、電功率公式的熟練掌握和運(yùn)用，是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，涉及到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，屬于難題．