Question

在“家电下乡”现场，小聪看到某品牌的电热水器和燃气式快速热水器，铭牌如下：

名称	预热式电热水器
额定电压	220V
额定功率	1500W
额定容量	60L
额定电压	0.7Mpa

名称	燃气快速热水器
使用燃气	液化石油气
额定热水产率	7L/min（温升30℃）
热负荷	50MJ/h
适用水压	0.02Mpa～1MPa

（1）一般情况下，热水淋浴要求水温升高30℃，则该燃气快速热水器（如图）正常工作时，每分钟流出热水______L．电热水器装满水后，要使水温升高30℃，需提供______J的热量[c_水=4.2×10³/]．要获得这么多热量，电热水器需正常工作的时间为______S（假设电热水器产生的热量全部被水吸收）．
（2）为了探究电热水器满足即开即用热水淋浴的条件，除热水器及附属的花洒喷头外．小聪找来了秒表、带刻度的大量筒、水桶、温度计、台秤（又叫磅秤）等器材．请你选择合适的器材，为小聪设计一个探究方案．要求写出所选的器材、方法，用测量的物理量及相关常量表示得出的结论．
探究方案：______．

Answer

（1）从铭牌中找出燃气快速热水器正常工作时，每分钟流出热水的体积；
知道电热水器的容积（装满水后水的体积），利用密度公式求水的质量，再利用吸热公式求水吸收的热量；
若电热水器产生的热量全部被水吸收，即Q吸=W=Pt，知道电热水器的电功率P，据此求电热水器工作时间．
（2）要电热水器即开即用，要满足的条件：Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t，实验方案：打开喷头向水桶喷，用秒表计时开始，一段时间后，喷头移出水桶，停止计时，用磅秤称出水桶中水的质量m，从秒表读出时间t．
【解析】

（1）由铭牌的额定热水产率可知，燃气快速热水器正常工作时，每分钟流出热水7L，
电热水器装满水后水的体积：
V=60L=60×10-3m3，
∵ρ=
∴电热水器装满水后水的质量：
m=ρV=1×103kg/m3×60×10-3m3=60kg，
电热水器内水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×60kg×30℃=7.56×106J，
若电热水器产生的热量全部被水吸收，即Q吸=W，
∵P=，电热水器正常工作，P=P额=1500W，
∴电热水器工作时间：
t===5040s．
（2）探究方案：打开喷头向水桶喷，用秒表计时开始，一段时间后，喷头移出水桶，停止计时，用磅秤称出水桶中水的质量m，从秒表读出时间t；已知水的比热容和水温度的升高值（△t=30℃），要电热水器即开即用，要满足的条件：Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t，即：P≥．
故答案为：
（1）7；7.56×106；5040；
（2）打开喷头向水桶喷，用秒表计时开始，一段时间后，喷头移出水桶，停止计时，用磅秤称出水桶中水的质量m，从秒表读出时间t；已知水的比热容和水温度的升高值（△t=30℃），要电热水器即开即用，要满足的条件：Q放=W=Pt≥Q吸=c水m△t，即：P≥．