Question

如圖所示是家庭中常用的電吹風(fēng)，其主要是由電動(dòng)機(jī)和電熱絲組成的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)吹出冷風(fēng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)和電熱絲同時(shí)工作時(shí)吹出熱風(fēng)．物理小組的同學(xué)們收集到某型號(hào)電吹風(fēng)的相關(guān)信息如下表：

××電吹風(fēng)
額定電壓		220V
電熱絲額定功率	400W	電動(dòng)機(jī)額定功率	20W

（1）電熱絲的電阻是多少？
（2）經(jīng)測試，該電吹風(fēng)正常工作的情況下吹熱風(fēng)時(shí)，在180s時(shí)間吹出了1.28kg熱空氣，這些熱空氣具有3240J機(jī)械能，溫度升高了45℃．此電吹風(fēng)的能量轉(zhuǎn)化效率是多少？（結(jié)果保留整數(shù)）
（3）根據(jù)電吹風(fēng)工作特點(diǎn)和安全用電原則，同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖所示的三種電吹風(fēng)電路圖．你認(rèn)為哪個(gè)符合實(shí)際情況？請說明理由．

Answer 1

解：
（1）根據(jù)P=可得，電熱絲的電阻：
R_絲===121Ω；
（2）空氣吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=1.0×10³J/（kg?℃）×1.28kg×45℃=57600J，
空氣獲得的有用能量：
W_有用=W_機(jī)械+Q_吸=3240+57600=60840J，
電吹風(fēng)消耗的電能：
W=P_總t=420W×180s=75600J，
電吹風(fēng)的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=×100%=×100%≈80%
（3）無論電熱絲是否工作，電動(dòng)機(jī)必須先工作，符合要求的只有丙．
答：（1）電熱絲的電阻是121Ω；
（2）此電吹風(fēng)的能量轉(zhuǎn)化效率是80%；
（3）丙；既能吹出冷風(fēng)，又能吹出熱風(fēng)，還可保證開關(guān)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)先工作，防止電熱絲單獨(dú)工作（或干燒）被燒毀．
分析：（1）根據(jù)題意可知電熱絲和電動(dòng)機(jī)可以獨(dú)立工作、互不影響即為并聯(lián)，根據(jù)P=求出電熱絲的電阻；
（2）根據(jù)Q=cm△t求出空氣吸收的熱量，然后加上空氣具有的機(jī)械能即為有用能量，電熱絲和電動(dòng)機(jī)的總功率即為電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)的功率，利用W=Pt求出消耗的電能，有用能量除以消耗的電能即為電吹風(fēng)的能量轉(zhuǎn)化效率；
（3）無論電熱絲是否工作，電動(dòng)機(jī)必須先工作判斷符合實(shí)際情況的電路圖．
點(diǎn)評：本題考查了電功率公式、熱吸公式、電功公式和效率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)題意得出空氣吸收的熱量加上空氣具有的機(jī)械能即為有用能量以及知道無論電熱絲是否工作電動(dòng)機(jī)必須先工作的特點(diǎn)．