Question

某科技小組的同學用一根電阻為48.4Ω的電熱絲制作了一個家庭用（額定電壓為220V）電水壺，他們想測試該電水壺在不同電壓下的熱效率，于是，他們在電水壺中裝入3kg水，把它分別接在220V和200V的電路中燒水，將水加熱至沸騰，利用所得數據繪成如圖所示的圖象．
（1）從開始加熱至水沸騰這一過程中，水吸收了多少熱量？
（2）請求出從開始加熱至水溫升高到80℃這一過程，該電水壺在220V和200V電壓下的熱效率之比．并根據此計算說出電水壺的熱效率與其兩端電壓之間的關系．
（3）根據上問結論，請從節能角度提出一條在家庭電路中使用電水壺的建議．

Answer 1

【答案】分析：（1）從圖象中可知水的初溫和末溫，根據Q_吸=cm（t-t）求出水吸收的熱量；
（2）根據題目所給數據，利用公式W=t和η=×100%可求兩個型號電水壺的熱效率之比，進一步求出電水壺的熱效率與其兩端電壓之間的關系；
（3）由以上結論可知，要提高電水壺的熱效率應盡量使其在額定電壓下正常工作．
解答：解：（1）由圖象可知，水的初溫為20℃，水的末溫是100℃，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×3kg×（100℃-20℃）=1.008×10⁶J；
（2）該電水壺在220V和200V電壓下的熱效率之比：
=====，
在水吸收熱量相同時，電水壺兩端的電壓越高，它的熱效率越高；
（3）在家庭電路中使用電水壺的建議：要盡量避開用電高峰期使用以提高其熱效率．
答：（1）從開始加熱至水沸騰這一過程中，水吸收的熱量為1.008×10⁶J；
（2）該電水壺在220V和200V電壓下的熱效率之比為109，在水吸收熱量相同時，電水壺兩端的電壓越高，它的熱效率越高；
（3）要盡量避開用電高峰期使用以提高其熱效率．
點評：本題考查了水吸收的熱量、效率的計算，同時考查了學生分析問題得出結論并解決問題的能力，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是能從題目所給數據中找到為我所用的數據．