Question

3．電水壺在1891年誕生于芝加哥．隨著科技的發(fā)展，快捷、安全、便利、充分利用能源日漸成為了水壺的主要特點，到了二十一世紀便成為全球的暢銷品．電水壺具有水沸騰后自動斷電、防干燒斷電的功能．電水壺工作電路如圖所示，其中S是雙金屬溫控開關(guān)，R₁是電熱管，當電水壺處于加熱狀態(tài)時，水被迅速加熱，達到預(yù)定溫度時，S自動切換到另一處，處于保溫狀態(tài)．
（1）小明發(fā)現(xiàn)將壺蓋打開燒水，水燒開后電水壺將不會自動斷電，說明溫控開關(guān)是依靠水蒸氣感溫，從而實現(xiàn)自動化．
（2）A、B是兩種不同顏色的燈，紅色表示加熱，黃色表示保溫，則A燈為紅色．
（3）若在加熱狀態(tài)時，R₁阻值為55Ω．壺中1kg水，初溫25℃，把這些水加熱到100℃所需時間為10min，則該電熱水壺的效率為多少（不計指示燈電阻，計算結(jié)果保留1位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意分析，水沸騰時產(chǎn)生的水蒸氣使雙金屬溫控開關(guān)S自動切換到另一處，處于保溫狀態(tài)；
如果將壺蓋打開燒水，雙金屬溫控開關(guān)S失效，水燒開后電水壺將不會自動斷電；
（2）當S接A時，只有電阻R₁，接B時兩電阻R₁、R₂串聯(lián)，電源電壓不變，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路功率的大��；
（3）根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，由W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$t求出電水壺消耗的電能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出電熱水壺的效率．

解答 解：（1）將壺蓋蓋上燒水時，水沸騰時產(chǎn)生的水蒸氣使雙金屬溫控開關(guān)S自動切換到另一處，使電熱水壺處于保溫狀態(tài)；
如果將壺蓋打開燒水，水沸騰時產(chǎn)生的水蒸氣不能使雙金屬溫控開關(guān)S自動切換到另一處，水燒開后電水壺將不會自動斷電，
說明溫控開關(guān)是依靠水蒸氣感溫，從而實現(xiàn)自動化．
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路中的電阻越大，電功率越小，所以兩電阻串聯(lián)時電功率小，電水壺處于保溫狀態(tài)；
當開關(guān)接A時，電路中只有電阻R₁，電功率較大，所以電水壺處于加熱狀態(tài)，則A燈為紅色．
（3）水吸收的熱量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-25℃）=3.15×10⁵J，
加熱時間t=10min=600s，
電水壺消耗的電能W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{55Ω}$×600s=5.28×10⁵J，
則該電熱水壺的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{3.15×1{0}^{5}J}{5.28×1{0}^{5}J}$×100%≈59.7%．
答：（1）水蒸氣；      
（2）紅；       　 
（3）該電熱水壺的效率為59.7%．

點評 本題取材于我們常見的電水壺，考查了熱量的計算、串聯(lián)電路的特點、電功率公式的靈活運用及效率的計算等，知識點多，聯(lián)系實際生活，屬于中考常見題型，會判斷開關(guān)在不同位置時電路的連接情況和對應(yīng)的電功率是關(guān)鍵．