Question

在“家電下鄉(xiāng)”現(xiàn)場，小聰看到某品牌的電熱水器和燃氣式快速熱水器，銘牌如下：


(1)一般情況下，熱水淋浴要求水溫升高30℃，則該燃氣快速熱水器(如圖)正常工作時，每分鐘流出熱水______________L。電熱水器裝滿水后，要使水溫升高30^。C，需提供______J的熱量[c_水=4．2×10³／(㎏·℃)]。要獲得這么多熱量，電熱水器需正常工作的時間為____________S(假設(shè)電熱水器產(chǎn)生的熱量全部被水吸收)。
(2)為了探究電熱水器滿足即開即用熱水淋浴的條件，除熱水器及附屬的花灑噴頭外。小聰找來了秒表、帶刻度的大量筒、水桶、溫度計、臺秤(又叫磅秤)等器材。請你選擇合適的器材，為小聰設(shè)計一個探究方案。要求寫出所選的器材、方法，用測量的物理量及相關(guān)常量表示得出的結(jié)論。
探究方案：
 

Answer 1

（1）7.56×10⁶，5040；（2）電熱水器的額定功率小；本題有多種解法。現(xiàn)提供一種解法；方法：打開噴頭，按秒表計時的同時將噴頭向水桶噴水。一段時間后，按秒表停止計時并將噴頭移出水桶。用磅秤稱出水桶中水的質(zhì)量m,從秒表讀出時間t.已知c_水和誰的溫升△t=30℃,P≥Q/t=30c_水m/t就是電熱水器即開即用熱水淋浴的條件。

解析試題分析：從銘牌中找出燃氣快速熱水器正常工作時，每分鐘流出熱水的體積；
知道電熱水器的容積（裝滿水后水的體積），利用密度公式求水的質(zhì)量，再利用吸熱公式求水吸收的熱量；
若電熱水器產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，即Q_吸=W=Pt，知道電熱水器的電功率P，據(jù)此求電熱水器工作時間．要電熱水器即開即用，要滿足的條件：Q_放=W=Pt≥Q_吸=c_水m△t，實驗方案：打開噴頭向水桶噴，用秒表計時開始，一段時間后，噴頭移出水桶，停止計時，用磅秤稱出水桶中水的質(zhì)量m，從秒表讀出時間t．（1）由銘牌的額定熱水產(chǎn)率可知，燃氣快速熱水器正常工作時，每分鐘流出熱水7L，
電熱水器裝滿水后水的體積：
V=60L=60×10^-3m³，∴電熱水器裝滿水后水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×60×10^-3m³=60kg，
電熱水器內(nèi)水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×60kg×30℃=7.56×10⁶J，
若電熱水器產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，即Q_吸=W，
∵，電熱水器正常工作，P=P_額=1500W，
∴電熱水器工作時間：
．
（2）探究方案：打開噴頭向水桶噴，用秒表計時開始，一段時間后，噴頭移出水桶，停止計時，用磅秤稱出水桶中水的質(zhì)量m，從秒表讀出時間t；已知水的比熱容和水溫度的升高值（△t=30℃），要電熱水器即開即用，要滿足的條件：Q_放=W=Pt≥Q_吸=c_水m△t，即：
考點：本題考查電功與熱量的綜合計算、控制變量法與探究性實驗方案
點評：解決本題的關(guān)鍵是對密度公式、吸熱公式、電功率公式的熟練掌握和運用，是一道電學與熱學的綜合應用題，涉及到設(shè)計實驗方案，屬于難題．