Question

電熱器是現(xiàn)在家庭中常用的家用電器．小明家新買了一臺(tái)熱水器，熱水器上有這樣的銘牌：

額定電壓	220V	頻率	50Hz	昉觸電保護(hù)類型	1級(jí)
額定功率	2000W	凈重	22Kg	容積	20L

小明準(zhǔn)備同爸爸一起安裝熱水器．
請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：
（1）他們應(yīng)當(dāng)選用

2

號(hào)插座為熱水器插座，因?yàn)檫@種插座

能夠防止觸電

．
（2）小明家客廳中安裝的是一盞“220V 60W”的白熾燈，如果只有這盞燈和電熱器連入電路，當(dāng)他們正常工作時(shí)，電路中的電流和電阻會(huì)多大？
（3）電熱水器中裝滿水時(shí)，電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收，那么將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電多長(zhǎng)時(shí)間？
（4）媽媽認(rèn)為客廳中使用40W的燈泡亮度就足夠了．但是家中有2個(gè)燈泡，標(biāo)簽都模糊不清了，媽媽只記得一只是60W的、一只是40W的，不將燈泡連入電路，你有辦法分辨出兩只燈泡嗎？說(shuō)明你的方法和理由．
（5）給你一個(gè)燒杯、水、一根鉛筆芯、一根細(xì)銅棒、一個(gè)塑料球、細(xì)線、一節(jié)電池、一個(gè)電燈、導(dǎo)線若干．請(qǐng)你設(shè)計(jì)制作一個(gè)模擬顯示油量多少的裝置．

Answer 1

分析：（1）熱水器的外殼是金屬外殼，為了防止觸電，要通過(guò)三孔插座接地線．
（2）由電功率的變形公式分別出計(jì)算燈和熱水器的電流，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)知干路中的電流等于各支路電流之和．再由歐姆定律求得電路中的總阻值．
（3）先由熱量公式計(jì)算出應(yīng)吸收的熱量，再由效率、功率公式計(jì)算所要用的時(shí)間．
（4）額定功率不同而額定電壓相等的燈的燈絲的電阻不同，可由燈絲的粗絲識(shí)別．
（5）將電池、電燈、開關(guān)和細(xì)銅棒連接成串聯(lián)電路，細(xì)銅棒一端用細(xì)繩綁上塑料球，另一端可以在鉛筆芯上滑動(dòng)，相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器．

解答：解：（1）由于熱水器是金屬外殼，可通過(guò)三孔插座接地線，能夠防止觸電，故要用三孔插座．
故答案為：2；能夠防止觸電．
（2）P_總=2000W+60W=2060W
I_總=

P總

U

=

2060W

220V

≈9.36A；
電阻R=

U

I

=

220V

9.36A

≈23.5Ω； 
答：當(dāng)他們正常工作時(shí)，電路中的電流和電阻分別為9.36A和23.5Ω；
（3）Q_吸=cm（t-t₀）=cρV（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.0×10³kg/m³×20×10^-3m³×（80℃-20℃）=5.04×10⁶J；
W_電=

Q吸

η

=

5?04×106J

80%

=6.3×10⁶J；
 由  P=

W

t

 得t=

W電

P

=

6.3×106J

2000W

=3150s=0.875h；
答：將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電0.875h；
（4）看燈絲．由公式 P=

U2

R

，得R=

U2

P

，當(dāng)額定電壓相同時(shí)，額定功率大的，電阻小，相同長(zhǎng)度的燈絲粗．燈絲粗的是60W的．
（5）裝置如圖：
將細(xì)銅棒架在燒杯沿上，一端用細(xì)繩綁上塑料球，另一端可以在鉛筆芯上滑動(dòng)，將電池、電燈、開關(guān)和細(xì)銅棒連接成電路即可．
使用：當(dāng)燒杯中水位下降時(shí)，塑料球下降，細(xì)銅棒另一端上翹，電路電阻變大，電流變小，燈光變暗，表示水位下降．反之，表示水位上升．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電流與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，涉及了安全用電的知識(shí)，熱量、電功、電功率的計(jì)算及影響電阻的因素的分析，本題有一定的難度，解題時(shí)一定要認(rèn)真分析．