Question

（2012?鐵嶺）如圖甲所示為某品牌電熱開水壺及其銘牌，原理圖如圖乙所示，其中L為加熱指示燈，額定電壓2V，額定電流10mA，R₁為保護電阻，R₂為電熱絲，當(dāng)水燒開時溫控開關(guān)自動斷開停止加熱．
求：（1）為保證指示燈正常工作，R₁的阻值多大？
（2）此電熱開水壺正常工作500s，消耗的電能是多少？（R₁和L消耗的電能不計）
（3）如果這段時間內(nèi)，電熱開水壺恰能將1kg、20°C的水燒開，則電熱開水壺的效率是多少？[c水=4.2×10³J/（kg?℃），此時氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓]．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點求出R₁兩端電壓，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式即可求出R₁的電阻．
（2）已知電熱水壺的額定功率和工作時間，直接根據(jù)W=Pt即可求出消耗的電能．
（3）根據(jù)Q=cm△t求出吸收的熱量，吸收的熱量與消耗的電能的比值就是電熱水壺把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率．

解答：解：（1）U₁=U-U_L=220V-2V=218V，
由I=

U

R

得，R₁=

U1

I1

=

218V

10×10-3A

=21800Ω；
（2）由P=

W

t

得，W=Pt=800W×500s=4×10⁵J；
（3）水吸收的熱量：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×10⁵J
η=

Q吸

W

×100%=

3.36×105J

4×105J

×100%=84%．
答：（1）為保證指示燈正常工作，R₁的阻值為21800Ω；
（2）此電熱開水壺正常工作500s，消耗的電能是4×10⁵J；
（3）如果這段時間內(nèi)，電熱開水壺恰能將1kg、20℃的水燒開，則電熱開水壺的效率是84%．

點評：本題考查串聯(lián)電路的特點、歐姆定律的應(yīng)用、吸收熱量、消耗電能、轉(zhuǎn)化效率等的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，解題過程中要注意單位的換算．