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  4. 比热容的概念

如图(甲)所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶,它的铭牌如下面表格.现将它接在220V的电压下工作.额定电压220V频率50Hz容积6L加热功率1000W保温功率40W(1)如图(乙)所示

一、题文

如图(甲)所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶,它的铭牌如下面表格.现将它接在220V的电压下工作.

额定电压
220V
频率
50Hz
容积
6L
加热功率
1000W
保温功率
40W
 
(1)如图(乙)所示为电水壶的电路图,其中R0是电热水壶中的电热管,R是与电热水壶的电热管串联的电阻,S是一个自动切换的温控开关,此热水壶是在热胆中储水,由电热管加热工作的,请根据电路图判断:当温控开关闭合还是断开时,电水壶处于加热状态.
(2)按铭牌上所标电水壶的加热功率、保温功率,计算R0和R的阻值分别是多少?
(3)当它处于加热状态时,如果消耗的电能全部用来加热水,使热胆中2kg、20℃的水温度升高到90℃至少需要多少时间?

考点提示:比热容的概念

二、答案

(1)温控开关闭合时,电水壶处于加热状态.
(2)电阻R0的阻值为44Ω;电阻R的阻值为1166Ω;
(3)电热壶的加热时间为588s.

试题分析:(1)电水壶的加热功率大于保温功率,电源电压一定,开关是哪种状态对应加热功率,用公式P=分析;
(2)已知电热壶的额定电压和加热功率,利用公式R=得到R0的阻值;已知保温功率和额定电压,可以得到串联电路的总电阻,已知总电阻和R0的阻值,两者之差是R的阻值;
(3)已知水的比热容、质量、初温度和末温度,可以得到水需要的热量,也就是电热壶通过的热量;已知电热壶提供的热量和加热功率,利用公式t=得到加热时间.
(1)由电路图知:当温控开关闭合时,电阻R短路,R0接在电源两端,此时消耗的功率为P1=
当温控开关断开时,电阻R和R0串联在电源两端,此时消耗的功率为P2=.因为U一定,R+R0>R,所以P1>P2,即温控开关闭合时,电水壶处于加热状态.
(2)∵P=
∴电阻R0的阻值为R0===44Ω;
保温状态下的电路总电阻为R===1210Ω,
电阻R的阻值为R=R﹣R0=1210Ω﹣44Ω=1166Ω;
(3)水吸收的热量为Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(90℃﹣20℃)=5.88×105J,
∴电热壶的加热时间为t===588s.
点评:此题是一道应用题,考查了电热壶工作电路的判断和电功率变形公式的应用和热量的计算,综合了电、热知识.读懂元件连接关系、从图表中提取有用信息是解决此类问题的关键.

三、考点梳理

知名教师分析,《如图(甲)所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶,它的铭牌如下面表格.现将它接在220V的电压下工作.额定电压220V频率50Hz容积6L加热功率1000W保温功率40W(1)如图(乙)所示》这道题主要考你对 比热容的概念 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:比热容的概念

考点名称:比热容的概念
  • 定义:
    单位质量的某种物质,温度升高(或降低) 1℃所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容。用符号c表示。

    单位:
    焦/(千克·摄氏度),符号是J/(kg·℃),读作焦每千克摄氏度,它表示的物理意义是:单位质量的某种物质温度升高(或降低)l℃时,吸收(或放出) 的热量是多少焦。
  • 比热容的特征:
    (1)比热容是物质的一种特性:
    a.比热容是反映质量相等的不同物质,在温度升高(或降低)的度数相同时,吸收(或放出)的热量是不同的物理量;
    b.  不同的物质,比热容一般不同。

    (2)比热容也是物质的一种属性:
    a.比热容不随物体的质量改变而改变;
    b.比热容与温度及温度变化无关;
    c.比热容与物质吸热或放热的多少无关。

    (3)比热容与状态有关:状态改变,比热容改变。

    (4)比热容是反映物质吸热或放热能力大小的物理量:在同样受热或冷却的情况下,比热容大的物质温度变化小,比热容小的物质温度变化大。
  • 比热容与热量的区别和联系:
    比热容热量
    特点反映物质的吸热或放热的能力反映物体吸收或放出热的多少
    概念单位质量的物质温度升高1℃吸收的热量在热传递过程中,传递的内能的多少
    单位J/(kg·℃)J
    有关因素只与物质的种类、状态有关,而与质量、温度、热量无关与比热容、质量、温度的改变量有关
    联系Q=cm△t
  • 巧法解图像类问题:
      在物理学习过程中,我们常常会遇到图像题,此类题目的难度并不大,但是很多同学出错。有的看不懂图像,有的没有看清楚坐标轴,甚至有的会感到无从下手。其实此类问题用“公式法”会很容易解决,而且不易出错,具体方法是:根据公式,把题目图像的要求进行变形,最后根据图像得出答案。
    例:用同样的酒精灯对质量相同的甲、乙两种液体加热,实验得m两种液体的温度随加热时间的变化关系如图所示,用T、T分别表示甲、乙两种液体的沸点,c,c分别表甲、乙两种液体的比热容,根据图像可得出正确的关系是(   )
    A.T>T,c>c
    B.T>T,c<c
    C.T<T,c>c
    D.T<T,c<c
    解析:观察图线,乙图线与时间轴平行的“平台”对应的温度较高,不难看出T>T。虚线部分表示时间相同则两种液体吸收的热量相同。又因为两种液体的质量相同,因此我们把公式Q=cm△t进行变形,c=,而可从图像看出甲的温度变化大,故c<c

    答案:D

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