Question

【題目】下表是小明家未拆封的電熱水器包裝箱的銘牌.電熱水器安裝完畢后注滿水，電熱水器正常工作，電熱水器中 的水從15℃升高到35℃用了 40min.請你根據表中的有關信息解決以下問題.

儲水式熱水器
額定電壓220V	容量50L
額定功率2 000W	總質量18 kg
外形尺寸（長、寬、高）100 cm×60 cm×50 cm	額定最高溫度75℃
堆碼層數極限4

（1）“堆碼層數極限4”是指包裝箱平放時最大堆放層數為4.現在水平地面上平放著4個未拆封的電熱水器包裝箱，小明將它們整齊堆放成如圖所示的情景.請計算圖中包裝箱對水平地面的壓強；（g取10N/kg）

（2）如果（1）中的堆放過程用時15秒，請計算小明堆放過程中，克服包裝箱重力做功的功率；

（3）求電熱水器中的水從15℃升高到35℃吸收的熱量；

（4）求電熱水器的加熱效率.

Answer 1

【答案】（1）1200Pa（2）36W（3）4.2×106J（4）87.5％

【解析】

（1）4個包裝箱對地面的壓力為：

包裝箱與水平地面的接觸面積為：S=100cm×60cm=0.6m2

包裝箱對水平地面的壓強為：

（2）每個包裝箱的重力：G=mg=18kg×10N/kg=180N，
已知包裝箱平放時的高度為50cm=0.5m，
將第2個包裝箱放在第1個包裝箱上面，其上升的高度為h1=0.5m，
克服重力做功：W1=Gh1=180N×0.5m=90J，
將第3個包裝箱放在第2個包裝箱上面，其上升的高度為h2=2×0.5m=1m，
克服重力做功：W2=Gh2=180N×1m=180J，
將第4個包裝箱放在第3個包裝箱上面，其上升的高度為h3=3×0.5m=1.5m，
克服重力做功：W3=Gh3=180N×1.5m=270J，
工人師傅對包裝箱所做的總功：W總=W1+W2+W3=90J+180J+270J=540J，
做功的功率：
（3）由可得，水的質量m=ρV=1.0×10-3kg/ m3×50×10-3m3=50kg；
水吸收的熱量：Q吸=c水m水△t=4.2×103J/（kg℃）×50kg×（35℃-15℃）=4.2×106J；
（4）電熱水器中的水從15℃升高到35℃用了40min，由得，此過程中消耗的電能：

加熱效率：