Question

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

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

小明準備同爸爸一起安裝熱水器．
請你回答下列問題：
（1）他們應當選用______號插座為熱水器插座，因為這種插座______．
（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，當他們正常工作時，電路中的電流和電阻會多大？
（3）電熱水器中裝滿水時，電阻絲產生的熱量只有80%被水吸收，那么將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電多長時間？
（4）媽媽認為客廳中使用40W的燈泡亮度就足夠了．但是家中有2個燈泡，標簽都模糊不清了，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？說明你的方法和理由．
（5）給你一個燒杯、水、一根鉛筆芯、一根細銅棒、一個塑料球、細線、一節電池、一個電燈、導線若干．請你設計制作一個模擬顯示油量多少的裝置．

Answer 1

【答案】分析：（1）熱水器的外殼是金屬外殼，為了防止觸電，要通過三孔插座接地線．
（2）由電功率的變形公式分別出計算燈和熱水器的電流，由并聯電路的特點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）先由熱量公式計算出應吸收的熱量，再由效率、功率公式計算所要用的時間．
（4）額定功率不同而額定電壓相等的燈的燈絲的電阻不同，可由燈絲的粗絲識別．
（5）將電池、電燈、開關和細銅棒連接成串聯電路，細銅棒一端用細繩綁上塑料球，另一端可以在鉛筆芯上滑動，相當于滑動變阻器．
解答：解：（1）由于熱水器是金屬外殼，可通過三孔插座接地線，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==≈9.36A；
電阻=≈23.5Ω； 
答：當他們正常工作時，電路中的電流和電阻分別為9.36A和23.5Ω；
（3）Q_吸=cm（t-t）=cρV（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.0×10³kg/m³×20×10^-3m³×（80℃-20℃）=5.04×10⁶J；
W_電===6.3×10⁶J；
 由  P= 得t===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=，得R=，當額定電壓相同時，額定功率大的，電阻小，相同長度的燈絲粗．燈絲粗的是60W的．
（5）裝置如圖：
將細銅棒架在燒杯沿上，一端用細繩綁上塑料球，另一端可以在鉛筆芯上滑動，將電池、電燈、開關和細銅棒連接成電路即可．
使用：當燒杯中水位下降時，塑料球下降，細銅棒另一端上翹，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．
點評：本題是一道電流與熱學的綜合應用題，涉及了安全用電的知識，熱量、電功、電功率的計算及影響電阻的因素的分析，本題有一定的難度，解題時一定要認真分析．