解题思路:(1)标准大气压下,水的沸点是100℃(末温),知道水的质量、水的初温、水的比热容,利用吸热公式求水吸收的热量(至少消耗的但能);知道电热水壶的额定功率,利用P=[W/t]求电热水壶正常加热时间;
(2)有热损失,消耗的电能没有全部被水吸收,电热壶的电压小于额定电压;
(3)知道额定功率和额定电压,利用P=
U
2
R
求R1的电阻,再根据P=
U
2
R
1
+
R
0
=41W求R0电阻.
(1)由题知,水的末温为100℃,
水吸收的热量(至少消耗的电能):
Q吸=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg•℃)×4.8kg×(100℃-20℃)
=1.6128×106J,
(2)电热水壶正常工作时,
P=P额=756W,
由题知:Q吸=W=Pt,
电热水壶正常工作时烧开这壶水用的时间:
t=
Q吸
P=
1.6128×106J
756W≈2133s≈35.6min;
(2)在加热过程中,有热损失,例如:水壶吸热、散失到空气中的热,电热壶的电压小于额定电压,使得实际加热时间要长一些;
(3)R1=
U2额
P额=
(220V)2
756W≈64Ω,
由题知,电热水壶的保温功率:
P保=
U2
R1+R0=41W,
即:
(220V)2
64Ω+R0=41W,
解得:R0≈1116Ω
答:(1)电热水壶装满20℃的水烧开至少需要耗电1.6128×106J,其正常加热时间至少35.6min;
(2)水壶吸热、散失到空气中的热,使得实际加热时间要长一些;
(3)要使电热水壶满足保温功率,图中R0电阻应取1116Ω.
点评:
本题考点: 热量的计算;电功的计算;电功率的计算.
考点点评: 本题是一道电学与热学的综合应用题,与实际生活相联系,使学生觉得学了物理有用,从电热壶的铭牌和电路图得到相关信息是本题的关键.