Question

20．隨著人們生活水平的提高，人們購買國外產(chǎn)品的能力越來越強(qiáng)．如圖所示是小東媽媽在國外購買的電飯鍋，主要參數(shù)如表．說明書中還特別強(qiáng)調(diào)該產(chǎn)品使用時，電路能量利用率極高且安全．

額定電壓	110 V
額定功率	550W
電源頻率	50Hz

（1）我國家庭電路的電壓是220V，比這個額定電壓電壓高，小明認(rèn)為可以在電飯鍋外部串聯(lián)一個分壓電阻，這樣就可以使用了．請你求出該電阻的規(guī)格（功率值和電流值）．
（2）該電飯鍋正常工作時，煮一次飯需要15min，求電路能量利用率多大？
（3）并請你結(jié)合數(shù)據(jù)分析電飯鍋改造后存在的問題．除了上述方案能使電飯鍋正常工作外，你還有什么辦法？

Answer 1

分析 （1）利用串聯(lián)分壓和電流相等結(jié)合功率公式求出其規(guī)格；
（2）利用W=Pt求出消耗的電能和利用的電能，結(jié)合效率公式求出能量的利用率；
（3）從能的利用率角度分析其缺點(diǎn)，結(jié)合正常工作狀態(tài)，改變電壓達(dá)到目的．

解答 解：（1）由P=UI可得，原電飯鍋的額定電流：I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{550W}{110V}$=5A，
在220V電路中，分壓電阻兩端的電壓：U₂=U-U₁=220V-110V=110V，
R₂中允許通過的電流：I=I₁=I₂=5A；
則R₂的功率為P₂=U₂I₂=110V×5A=550W
所以串聯(lián)電阻的規(guī)格是“550W  5A”．
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得：
該電飯鍋正常工作時，電飯鍋消耗的電能為：W_有用=P₁t=550W×15×60s=4.95×10⁵J；
電路消耗的總的電能為W_總=UIt=220V×5A×15×60s=9.9×10⁵J
故電路能量利用率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{4.95×1{0}^{5}J}{9.9×1{0}^{5}J}$=50%；
（3）改裝后電飯鍋額定加熱功率不變，但總功率變大，由W=Pt可知，相同時間內(nèi)，消耗的電能更多，浪費(fèi)能源；
除了上述方案能使電飯鍋正常工作外，還可以使用一個調(diào)壓器將220V電壓調(diào)節(jié)到110V電壓使用．
答：（1）該電阻的規(guī)格“550W  5A”；
（2）電路的能量利用率為50%；
（3）改裝后電飯鍋額定加熱功率不變，但總功率變大，由W=Pt可知，相同時間內(nèi)，消耗的電能更多，浪費(fèi)能源；利用一個調(diào)壓器將220V電壓調(diào)節(jié)到110V電壓使用．

點(diǎn)評 本題考查電功的計(jì)算，電功率與電壓、電流的關(guān)系，要求學(xué)生能認(rèn)直審題，并能靈活應(yīng)用所學(xué)物理知識進(jìn)行分析判斷，對學(xué)生要求較高，題目難度較大．