Question

20．如圖是一種煲湯用的電熱鍋的工作原理（如圖甲），銘牌如表格所示，其中控溫器每當(dāng)沸騰后電熱鍋自動斷電，一段時間后在通電工作，切換開關(guān)打到2時電熱鍋處于高溫加熱狀態(tài)，打到3時電熱鍋處于保溫狀態(tài)．

容積	4.0L
額定電壓	220V
保溫功率	80W
加熱功率	480W

（1）電熱鍋是利用電流的熱效應(yīng)來工作的．
（2）當(dāng)該電熱鍋處于保溫狀態(tài)時，正常工作1min產(chǎn)生的熱量是多少？高溫檔的電阻是多少？
（3）由于使用多年，電熱鍋的電阻由于氧化而發(fā)生了變化，為準(zhǔn)確測量氧化電熱絲的實際電阻值，小明在家中把該電熱鍋單獨接入家庭電路并使其在高溫加熱狀態(tài)下工作，發(fā)現(xiàn)電能表的轉(zhuǎn)盤5min內(nèi)轉(zhuǎn)過110圈，電能表規(guī)格如圖乙所示，求氧化電熱絲的實際電阻值是多少？為恢復(fù)電熱鍋的銘牌功率，請文字說明，應(yīng)與氧化電熱絲串聯(lián)還是并聯(lián)一段新的電熱絲？

Answer 1

分析 （1）電流通過導(dǎo)體時，會產(chǎn)生熱量，叫做電流的熱效應(yīng)；
（2）根據(jù)Q=W=Pt求出保溫時1min產(chǎn)生的熱量；利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出高溫檔的電阻；
（3）根據(jù)W=$\frac{n}{N}$kW•h先求出實際消耗的電能，利用W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出氧化電熱絲的實際電阻；要恢復(fù)到原來加熱狀態(tài)的電功率，在電壓不變時，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，需要減小電阻，故應(yīng)并聯(lián)一電阻．

解答 解：（1）電流通過導(dǎo)體時，會產(chǎn)生熱量，叫做電流的熱效應(yīng)，電飯鍋就是根據(jù)此原理制成的；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$得：
Q=W=P_保溫t=80W×60s=4800J
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：高溫檔時的加熱電阻為：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{（220V）^{2}}{480W}$≈100.8Ω；
（3）電熱鍋實際消耗的電能為：
W=$\frac{n}{N}$kW•h=$\frac{110}{3000}$kW•h≈1.32×10⁵J；
根據(jù)W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得氧化電熱絲的實際電阻：
R′=$\frac{{U}^{2}}{W}$t=$\frac{（220V）^{2}}{1.32×1{0}^{5}J}$×5×60s=110Ω，
要恢復(fù)到原來加熱狀態(tài)的電功率，在電壓不變時，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，需要減小電阻，故應(yīng)并聯(lián)一電阻．
答：（1）電流的熱；
（2）當(dāng)該電熱鍋處于保溫狀態(tài)時，正常工作1min產(chǎn)生的熱量是1.32×10⁵J；
高溫檔的電阻是100.8Ω；
（3）氧化電熱絲的實際電阻為110Ω，要恢復(fù)到原來加熱狀態(tài)的電功率，在電壓不變時，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，需要減小電阻，故應(yīng)并聯(lián)一電阻．

點評 該題為電學(xué)與熱學(xué)綜合題，主要考查學(xué)生對于電功、電功率公式的理解和掌握，細(xì)心分析認(rèn)真解答是做題的關(guān)鍵．