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初中物理电热综合计算题练习题2

本文会对1道电热综合计算题(原创题)进行讲解。
电热综合计算题
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题目:在一次研究性学习活动中,我校某课外活动兴趣小组对商场内电热水器和空气能热水器做了一个调查,得知它们的工作原理存在较大不同。以下是它们的部分参数:

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当用这两种热水器将一箱水从15℃加热到55℃,C水=4.2*10³J/(kg·℃),请回答:(1)加热一箱水,水共吸收了多少热量?(2)在“空气能热水器”的说明书中说到它能将环境里的热量转移到水中,并通过热泵技术,使单一不同能之间的转变效率达到400%。请判断此说法是否违背了能量守恒定律?如何理解转化效率达到400%?(3)当用这两种热水器每次加热一箱水各消耗多少电能?假设一年使用200次,每台热水器使用寿命按10年计算,哪种热水器更划算?(每度电0.6元,结果保留小数点后一位)

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解答:(1)要求水吸收的热量,必须先把水的质量求出来。m水=ρ水×V水=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg

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然后根据公式Q=cm△t的变形公式Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×10³J/(kg·℃)×100kg×(55℃-15℃)=1.68×10^7J

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(2)先分析题干中的信息“空气能热水器能将环境里的热量转移到水中”,这就说明,空气能热水器工作时在把电能转化成水的内能的同时,也把周围空气的内能转移到水中,这样一来,水得到的能量就大于空气能热水器消耗的电能,也就是说,用户用一定量的电能,可以给水提供超过这个量的能量,即空气能热水器不但没有违背能量守恒定律,其效率还超过100%。

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所以作答:没有违背能量守恒定律。空气能热水器正常工作时,电能转化成水的内能的同时,空气的内能也转移到水中,从而让水得到的能量超过消耗的电能。从用户的经济角度看,转化效率的确超过100%,可达400%。

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(3)可以先控制吸收的热量Q吸一定,再根据η=Q吸/W求吸收一定热量的情况下,两种热水器哪种消耗的电能更多,然后分别用二者消耗的电能乘上天数、使用寿命、每度电费,再分别加上二者的购价,得到使用这两种热水器分别需要多少钱。最后比较这两个数字,花钱更少的就更划算。故作答如下:

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综上所述,答案如下图所示:(注:写解答过程时记得写“解”字)END

提醒

本题第(1)问中运用到的公式是:Q=cm△tEND

注意事项
1

初中物理中,计算题的结果若是分数(即除不尽),一般保留两位小数,题目中有特别说明则按说明来取数。

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文章可能存在不足或错误,请大家看到后指出。

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