解题思路:(1)由题知,需要的热水量较大时,热水器便启动“整胆加热”模式,使用上、下两根加热棒同时加热,利用公式
Q=W=
U
2
R
t
分析连接方式.
(2)知道整胆的容积,利用密度公式可以求水的质量,又知道水的密度、水的温度变化值,利用吸热公式求水吸收的热量;知道了水吸收的热量和电热水器的效率可以计算电流做功,再根据电功率公式求工作时间.
(1)由公式Q=W=
U2
Rt可知,当电热器两端的电压和通电时间一定时,要产生较多的热量,需要使电路的电阻较小,所以必须使两根加热棒并联;
(2)水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×80×10-3m3=80kg,
水吸收的热量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×80kg×(60℃-20℃)=1.344×107J;
∵η=
Q吸
W,
∴W=
Q吸
η=
1.344×107J
80%=1.68×107J,
电热水器需要加热时间:
t=
W
P=
1.68×107J
2000W=8400S=140min.
答:(1)使用“整胆加热”模式时,两根电加热棒的电路连接方式是并联;
(2)使用电热水器“整胆加热”模式时,若使水温从20℃升高到60℃,水需要吸收1.344×107J的热量;
电热水器需要加热140min.
点评:
本题考点: 热量的计算;密度的计算;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,与生活相联系,使学生觉得学了物理有用,涉及到了电阻连接方式的判断、吸收热量的计算、电功的计算,综合性强,属于难题.