Question

12．某一電飯鍋，內(nèi)部電路如圖1所示，R₁是加熱電阻，阻值為48.4Ω，R₂是限流電阻，阻值為484Ω；煮飯時(shí)，接通電源（220V 50Hz）、閉合手動(dòng)開(kāi)關(guān)S₁電飯鍋處在加熱狀態(tài)．當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到103℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，斷開(kāi)后若無(wú)外力作用則不會(huì)自動(dòng)閉合．S₂是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，問(wèn)：

（1）從安全角度考慮，電飯鍋應(yīng)該使用圖2中的甲插座．
（2）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，若用這種電飯鍋燒水，則開(kāi)關(guān)S₁的自動(dòng)斷電功能不起（“起”或“不起”）作用．
（3）在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比是多少？
（4）若此電飯鍋將電能轉(zhuǎn)化為鍋內(nèi)水的內(nèi)能的效率為84%，那么在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下降溫度為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水燒開(kāi)，至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？

Answer 1

分析 （1）為了安全，防止觸電事故的發(fā)生，應(yīng)使用接地的三孔插座；
（2）根據(jù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓下水的沸點(diǎn)及開(kāi)關(guān)S₁的工作特點(diǎn)分析答題．
（3）由題意及電路圖可知：在加熱時(shí)，R₂短路，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)銘牌可知電飯鍋的最大功率；
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可以求出在保溫狀態(tài)下電飯鍋消耗的電功率，進(jìn)而求出比值．
（4）由熱量公式求出水吸收的熱量，再由效率公式結(jié)合電功公式求出加熱時(shí)間．

解答 解：（1）為了保證安全，應(yīng)使用接地的三孔插座；
（2）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，用該電飯鍋燒水，鍋內(nèi)水的最高溫度為100℃，
鍋內(nèi)溫度達(dá)不到103℃，所以開(kāi)關(guān)S₁不能自動(dòng)斷開(kāi)，故開(kāi)關(guān)S₁不能起作用．
（3）在加熱時(shí)，R₂短路，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電路的最大功率為P_加=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$=1000W，
保溫時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，則保溫時(shí)電飯鍋消耗的電功率：
P_保=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{484Ω+48.4Ω}$≈90.9W；
則功率之比為：P_加：P_保=1000W：90.9W=11：1．
（4）在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下降溫為20℃，質(zhì)量2.5kg的水燒開(kāi)，水吸收的熱量Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×20℃=8.4×10⁵J，
消耗的電能為：W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{84%}$=10⁶J；需要的時(shí)間t=$\frac{W}{P}$=$\frac{1{0}^{6}J}{1000W}$=1000s；
答：（1）甲．
（2）不起．
（3）在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比是11：1．
（4）加熱時(shí)間為1000s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電飯鍋開(kāi)關(guān)的作用、串電路的特點(diǎn)、電功率公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是知道一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓下水的沸點(diǎn)是100℃以及“當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到 103℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)”這一條件的具體應(yīng)用．