Question

9．圖A是電飯鍋的實(shí)物圖，圖B（甲）是它的內(nèi)部電路圖，圖B（乙）是電路簡(jiǎn)圖，電飯鍋有“高溫?zé)�煮”和“保溫”兩擋，由溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制．煮飯時(shí)，先要按下溫控開(kāi)關(guān)按鈕；到達(dá)設(shè)定溫度（飯己煮熟），按鈕會(huì)自動(dòng)彈起．當(dāng)溫控開(kāi)關(guān)按鈕按下時(shí)，電飯鍋電路的總功率為1100W．溫控開(kāi)關(guān)按鈕彈起后，電飯鍋電路的總功率為44W．

（1）某次小林利用這個(gè)電飯鍋來(lái)燒水，按下溫控開(kāi)關(guān)按鈕，將質(zhì)量為2kg的水從10℃加熱到70℃花了10分鐘時(shí)間，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），求：①這段時(shí)間水吸收的熱量是多少？②這個(gè)電飯鍋的熱效率是多少？
（2）已知，只有當(dāng)指示燈和限流器兩端的電壓與電源電壓相差不大時(shí)，指示燈才會(huì)發(fā)光．請(qǐng)通過(guò)相關(guān)計(jì)算或分析，說(shuō)明為什么溫控開(kāi)關(guān)按鈕彈起時(shí)，紅燈熄滅而黃燈亮．

Answer 1

分析 （1）①知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
②根據(jù)W=Pt可求得總功，再利用η=$\frac{Q}{W}$×100%可求得這個(gè)電飯鍋的效率；
（2）開(kāi)關(guān)按下時(shí)，R₂短路，然后可求得電阻R₁的阻值，開(kāi)關(guān)彈起后，R₁與R₂串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可求得電路中的電流，當(dāng)溫控開(kāi)關(guān)按鈕彈起時(shí)，分別計(jì)算紅燈電壓和黃燈電壓即可．

解答 解：（1）①水吸收的熱量為：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（70℃-10℃）=5.04×10⁵J，
②W=Pt=1100w×10×60s=6.6×10⁵J，
這個(gè)電飯鍋的熱效率η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{6.6×1{0}^{5}J}$×100%=76.4%；
（2）開(kāi)關(guān)按下時(shí)，R₂短路，電阻R₁的阻值：R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1100W}$=44Ω，
開(kāi)關(guān)彈起后，R₁與R₂串聯(lián)，電路中的電流：I=$\frac{{P}_{2}}{U}$=$\frac{44W}{220V}$=0.2A，
當(dāng)溫控開(kāi)關(guān)按鈕彈起時(shí)，
U₁=IR₁=0.2A×44Ω=8.8V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于220V，
U₂=U-U₁=220V-8.8V=211.2V，與220V比較接近；
所以，紅燈不亮黃燈亮．
答：（1）：①這段時(shí)間水吸收的熱量是5.04×10⁵J，
②這個(gè)電飯鍋的熱效率是76.4%；
（2）當(dāng)溫控開(kāi)關(guān)按鈕彈起時(shí)，紅燈兩端電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于220V，黃燈兩端電壓211.2V，與220V比較接近；所以，紅燈不亮黃燈亮．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功與熱量的綜合計(jì)算，涉及到吸熱公式和電功公式、效率公式的應(yīng)用，要注意用電器正常工作時(shí)的功率和額定功率相等．此題有一定的拔高難度，屬于難題．