九年级丨焦耳定律在实际中的应用

练习：

1：如下所示，是某家庭电热饮水机说明书的-些数据，用时13min将1L的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾．（ρ水=1.0×10³kg/m³，c水=4.2×10³J/（kg·℃））

热水箱容量        1L     加热时功率        500W

额定电压        220V   保温时功率        50W

求在这一过程中：

（1）电热饮水机工作时的最大电流；

（2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能；

（3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量．

解：（1）加热时电流最大，根据P=UI可得：

I=P加热/U=500W/220V≈2.27A；

（2）加热时间：

t=13min=13×60s=780s，

在加热过程中，电热饮水机消耗的电能：

W=Pt=500W×780s=3.9×10⁵J；

（3）水的体积：

V=1L=10^-3m³，

ρ=m/V

可得，水的质量：

m=ρ水V水=1.0×10³kg/m³×10^-3m³=lkg，

水吸收的热量：

Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×10³J/（kg·℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×10⁵J．

答：

（1）电热饮水机工作时的最大电流约为2.27A；

（2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能为3.9×10⁵J；

（3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量为3.36×10⁵J．

2：在一次课外活动中，小华同学对家里的电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如表所示．（水的比热容为c=4.2×10³J/（kg·℃）．

观察对象   有关记录   研究活动电磁炉铭牌:  U额=220V,P额=1kW

①用电磁炉加热一壶水（水的质量m=2kg，初温t0=30℃）

②关闭家里其它用电器．只将该电磁炉接入电路烧水，观察到电能表表盘在5min内转了150r，最后测得水的温度 t=50℃,

电能表铭牌        220V  10（40）A   50Hz  2000r/kW·h

请你根据小华同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：

（1）水所吸收的热量；

（2）电磁炉的实际功率；

（3）电磁炉烧水的效率．

解：

（1）Q吸=c水m（t-t0）

=4.2×10³J/（kg·℃）×2kg×（50℃-30℃）

=1.68×10⁵J；

（2）电磁炉工作5min消耗的电能：

W=150r/2000r/kW·h=150/2000×3.6×10⁶J=2.7×10⁵J；

电磁炉的功率：P=W/t=2.7×10⁵J/300s=900W；

（3）电磁炉烧水的效率：η=Q/W=1.68×10⁵J/2.7×10⁵J≈62.2%．

答：

（1）水所吸收的热量为1.68×10⁵J；

（2）电磁炉的实际功率为900W；

（3）电磁炉烧水的效率为62.2%．