Question

如圖所示是家庭中所用的一種電水壺的外形及其銘牌，請你根據圖中所提供的信息完成以下問題：
（1）圖乙中觀察壺內水位的玻璃管利用原理來工作．
（2）已知壺中裝滿水時水位高為10cm，此時水對水壺底的壓強是多少？
（3）把初溫為20℃的一滿壺水在一個標準大氣壓下燒開，水需要吸收多少熱量？
（4）在不計熱量損失的情況下，電水壺正常工作時燒開一滿壺水需要多長時間？[C_水=4.2×10³J/（kg?℃）、g=10N/kg]

Answer 1

解：（1）壺內水位的玻璃管是根據連通器的原理來工作的．
（2）水對壺底的壓強：P=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.0×10³Pa．
答：此時水對水壺底的壓強是1.0×10³Pa．
（3）裝滿水時水的質量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.2×10^-3m³=1.2kg，
燒開水吸收的熱量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.2kg×（100℃-20℃）=4.032×10⁵J．
答：水需要吸收熱量4.032×10⁵J．
（4）燒開一滿壺水的時間：t==≈269s．
答：電水壺正常工作時燒開一滿壺水需要269s．
分析：（1）根據連通器的原理可知，壺內水位的玻璃管與壺內的水位是相平的，通過觀察玻璃管內水位的高低就可判斷壺內水位的高低．
（2）已知水的深度，根據公式P=ρgh可求水對水壺底的壓強．
（3）已知水壺的容積和水的密度，根據公式m=ρV求出壺內水的質量，再利用公式Q=cm△t可求水燒開時吸收的熱量．
（4）在不計熱量損失的情況下，水吸收的熱量等于消耗的電能，Q=W，水壺的額定功率已知，根據公式t=可求電水壺正常工作時燒開一滿壺水需要的時間．
點評：本題考查液體壓強、質量、熱量、時間等的計算以及連通器的原理，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是知道沒有熱量損失時吸收的熱量等于消耗電能釋放的熱量，解題過程中還要注意單位的換算．