Question

【题目】爱好科学的小明同学找来了一种电热饮水机．如图：甲是饮水机的简化示意图，S是温控开关，当S、S1都闭合时为加热状态，S断开、S1闭合为保温状态．图乙是饮水机的铭牌参数．请你帮他求出：
（1）初温为20℃的一满箱水，用此饮水机将水加热到90℃需要吸收的热量是多少？[C水=4.2×103J/（kg℃）]
（2）电阻丝R2的阻值多大？
（3）在正常加热状态工作下，加热5min需要消耗的电能是多少J？
（4）如果水吸收的热量由天然气来提供，需要完全燃烧多少体积的天然气？（天然气的热值为8.4×107J/m3 ， 天然气完全燃烧放出的热量50%给水吸收）

Answer 1

【答案】
（1）解：水吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×2kg×（90℃﹣20℃）=5.88×105J；

答：初温为20℃的一满箱水，用此饮水机将水加热到90℃需要吸收的热量是5.88×105J；

（2）解：当S断开、S1闭合时，电路为R2的简单电路，饮水机处于保温状态，

由P=UI= 可得，电阻丝R2的阻值：

R2= = =1100Ω；

答：电阻丝R2的阻值为1100Ω；

（3）解：由P= 可得，加热5min需要消耗的电能：

W=P加热t′=1000W×5×60s=3×105J；

答：在正常加热状态工作下，加热5min需要消耗的电能是3×105J；

（4）解：由η= ×100%可得，天然气完全燃烧释放的热量：

Q放= = =1.176×106J，

由Q放=Vq可得，需要完全燃烧天然气的体积：

V= = =0.014m3．

答：如果水吸收的热量由天然气来提供，需要完全燃烧多少体积的天然气0.014m3．

【解析】（1）由乙图可知一满箱水的质量，又知道水的初温、末温以及比热容，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；（2）当S断开、S1闭合时，电路为R2的简单电路，饮水机处于保温状态，根据P=UI= 求出电阻丝R2的阻值；（3）在正常加热状态工作时其功率和额定功率相等，根据W=Pt求出加热5min需要消耗的电能；（4）由η= ×100%求出天然气完全燃烧释放的热量，利用Q放=Vq求出需要完全燃烧天然气的体积．