Question

如圖甲是內(nèi)膽為鋁質(zhì)材料的普通電飯鍋，內(nèi)部電路如圖乙所示，R₁是加熱電阻，阻值為48.4Ω；R₂是限流電阻，阻值為484Ω．煮飯時(shí)，接通電源（220V50Hz），閉合手動(dòng)開關(guān)S₁，電飯鍋處在加熱狀態(tài)．當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到103℃時(shí)，開關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開，斷開后若無外力作用則不會(huì)自動(dòng)閉合，S₂是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(guān)，當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開，溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合．請解答下列問題：[已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg．℃）]
（1）在電飯鍋煮稀飯時(shí)，開關(guān)S₁卻不能自動(dòng)斷開，其原因是：

鍋內(nèi)溫度低于103℃

．
（2）在加熱狀態(tài)下，電飯鍋消耗的電功率是多少？
（3）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用該電飯鍋將溫度為20℃，質(zhì)量為2.5kg的水燒開，水吸收的熱量是多少？
（4）若在（3）中將水燒開用時(shí)16min40s，求該過程中電飯鍋正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是多少？

Answer 1

分析：（1）液體溫度達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，雖繼續(xù)吸熱，但溫度不再升高，鍋內(nèi)液體的沸點(diǎn)如果低于S₁開關(guān)的自動(dòng)斷開溫度，則不會(huì)斷開．
（2）根據(jù)電路圖可知電飯鍋加熱時(shí)，R₂被短路只有R₁工作，根據(jù)P=

U2

R

求出加熱過程電飯鍋消耗的功率；
（3）根據(jù)Q=cm△t即可求出水吸收的熱量；
（4）根據(jù)公式W=

U2

R

t可求電飯鍋燒水時(shí)消耗的電能，則水吸收的熱量與消耗電能的比值就是電飯鍋正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率．

解答：解：（1）一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，稀飯的沸點(diǎn)不高于100℃，當(dāng)液體達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)再繼續(xù)吸熱，溫度就不再升高了，而s₁自動(dòng)斷開的條件是溫度達(dá)到103℃，所以煮稀飯時(shí)，S₁不會(huì)自動(dòng)斷開．
（2）電飯鍋加熱時(shí)，R₂被短路只有R₁工作，
加熱過程電飯鍋消耗的功率為P₁=

U2

R1

=

(220V)2

48.4Ω

=1000W；
（3）已知一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，因此在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用該電飯鍋將溫度為20℃，質(zhì)量為2.5kg的水燒開；
水吸收的熱量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J；
（4）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用該電飯鍋將溫度為20℃，質(zhì)量為2.5kg的水燒開；
16min40s=1000s，
則電飯鍋消耗的電能W=

U2

R1

t=

(220V)2

48.4Ω

×1000s=10⁶J，
所以電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率為η=

Q

W

×100%=

8.4×105J

106J

×100%=84%．
答：（1）鍋內(nèi)溫度低于103℃；
（2）在加熱狀態(tài)下，電飯鍋消耗的電功率是1000W；
（3）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用該電飯鍋將溫度為20℃，質(zhì)量為2.5kg的水燒開，水吸收的熱量是8.4×10⁵J；
（4）若在（3）中將水燒開用時(shí)16min40s，求該過程中電飯鍋正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是84%．

點(diǎn)評：本題考查電功率、吸收熱量、消耗電能等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要對物體的熔點(diǎn)有一定的了解，解題過程中還要注意單位的換算．