Question

李佳同學家里的電熱飲水機有加熱和保溫兩種狀態(tài)，這兩種狀態(tài)輪流工作，完全由溫控開關S自動控制：當膽內(nèi)水的溫度被加熱到90℃時，加熱狀態(tài)就停止而進入保溫狀態(tài)；當膽內(nèi)水的溫度降到60℃時，加熱狀態(tài)就啟動．如圖是該飲水機的電路原理圖．李佳同學通過觀察還發(fā)現(xiàn)：當膽內(nèi)裝有1千克水時，飲水機的加熱狀態(tài)每次只啟動5分鐘就停止．問：
（1）溫控開關S在何種狀態(tài)（斷開或閉合）時，飲水機處在保溫狀態(tài)？這時飲水機的電功率是多少？
（2）在加熱狀態(tài)中，飲水機把電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是多少？[已知水的比熱容為4.2×10³J/]

Answer 1

【答案】分析：（1）電源電壓不變，根據(jù)開關S的通斷可得出電路中不同的阻值，則根據(jù)功率公式可求得不同的功率，根據(jù)功率的大小可判定保溫狀態(tài)，并能求出電功率；
（2）由題意可知加熱狀態(tài)的功率，則由電功公式可求得加熱水所消耗的電能；由水的比熱公式可求得水升高的90℃時所需要的熱量，由可求得飲水機的效率．
解答：解：（1）當S斷開時，只有R₁接入電路；而當S閉合時，電路中兩電阻并聯(lián)，則總電阻小于R₁的阻值，則由功率公式P=得，S閉合時，電路中功率大，S閉合時，為加熱狀態(tài)；當S斷開時，為保溫狀態(tài)；此時飲水機的電功率P===40W；
（2）加熱時水升溫吸收的熱量Q=mc△t=1kg×4.2×10³J/（kg?℃）×（90℃-60℃）=1.26×10⁵J；
飲水機加熱所需時間t=5min=5×60s=300s；
飲水機消耗的電能W=（）t=[]×300s=1.572×10⁵J；
則飲水機的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率為η=≈80.2%．
答：（1）當S斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)，此時飲水機的電功率為40W； （2）飲水機的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率為80.2%．
點評：這道題目綜合性比較強，要求學生將以前所學的內(nèi)能知識與電功的計算公式結(jié)合起來，考查學生對相關知識點的應用能力．