Question

2．如圖1所示是家庭中常用的電吹風(fēng)（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)．小明收集到某型號電吹風(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）根據(jù)電吹風(fēng)工作特點(diǎn)，圖2設(shè)計(jì)的三種電吹風(fēng)電路圖符合實(shí)際情況都是丙．
（2）電熱絲的電阻是多少？
（3）經(jīng)測試，該電吹風(fēng)正常工作時(shí)吹出的空氣溫度升高了50℃，在150s內(nèi)吹出的熱空氣質(zhì)量為1kg，且具有機(jī)械能W_機(jī)械=5200J，此電吹風(fēng)的工作效率是多少？【空氣的比熱容c_空氣=1.0×10³J/（kg•℃】

Answer 1

分析 （1）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．
（2）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=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電熱絲的電阻；
（3）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．

解答 解：
（1）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，因?yàn)楸麍D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；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電熱絲的電阻：
R_絲=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{絲}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{440W}$=110Ω；
（3）空氣吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=1.0×10³J/（kg•℃）×1kg×50℃=50000J，
空氣獲得的有用能量：
W_有用=W_機(jī)械+Q_吸=5200J+50000J=55200J，
電吹風(fēng)消耗的電能：
W=P_總t=（440W+20W）×150s=69000J，
電吹風(fēng)的能量轉(zhuǎn)化效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{W}$×100%=$\frac{55200J}{69000J}$×100%=80%
答：（1）丙；
（2）電熱絲的電阻是110Ω；
（3）此電吹風(fēng)的能量轉(zhuǎn)化效率是80%．

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)．