Question

12．圖甲是電動(dòng)咖啡機(jī)，其銘牌如下表，簡(jiǎn)化電路圖如圖乙，在額定功率下制作一杯咖啡時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀片將咖啡豆磨成咖啡粉，同時(shí)規(guī)格為“220V  880W”的電熱絲R將體積為8×10^-4m³的水從40℃加熱到90℃，上述過程只需30s，則此過程中[ρ_水=1×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]

品牌	恵頤	型號(hào)	DE-320
顏色	耀光黑	功能	觸屏
壓力	19Bar	重量	14kg
額定電壓	220V	水箱容積	2×10-3m3
額定功率	1500W	豆箱容量	250g

（1）咖啡機(jī)消耗多少電能？
（2）水箱內(nèi)的水質(zhì)量為多少？吸收多少熱量？
（3）通過電熱絲的電流多大？
（4）電熱絲的電阻是多少？
（5）電熱絲通過導(dǎo)線連接到電路，為什么電熱絲工作時(shí)放出大量熱，而與其連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W=Pt算出咖啡機(jī)消耗的電能；
（2）根據(jù)m=ρV算出水的質(zhì)量，根據(jù)Q=cm△t算出吸收的熱量；
（3）根據(jù)I=$\frac{P}{U}$算出通過電熱絲的電流；
（4）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$算出電熱絲的電阻；
（5）由電暖氣與導(dǎo)線的連接方式，從而判斷電流的大小和通電時(shí)間的關(guān)系，再來判斷電阻的關(guān)系，最后根據(jù)焦耳定律進(jìn)行分析．

解答 解：
（1）由表格數(shù)據(jù)可知咖啡機(jī)的額定功率為1500W，
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得，咖啡機(jī)工作30s消耗的電能為：
W=P_額t=1500W×30s=45000J；
（2）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，此時(shí)水箱內(nèi)的水質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×8×10^-4m³=0.8kg，
水吸收的熱量為：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.8kg×（90℃-40℃）=168000J；
（3）根據(jù)P=UI可得，通過電熱絲的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{880W}{220V}$=4A；
（4）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可得，電熱絲的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{4A}$=55Ω；
（5）因?yàn)檫B接的導(dǎo)線和電熱絲串聯(lián)，電流相等，但是電熱絲的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線電阻，由焦耳定律Q=I²Rt可知，相同時(shí)間內(nèi)，電熱絲工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱，而與其連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．
答：（1）咖啡機(jī)消耗45000J的電能；
（2）水箱內(nèi)的水質(zhì)量為0.8kg，吸收的熱量為168000J；
（3）通過電熱絲的電流為4A；
（4）電熱絲的電阻是55Ω；
（5）因?yàn)檫B接的導(dǎo)線和電熱絲串聯(lián)，電流相等，但是電熱絲的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線電阻，由焦耳定律Q=I²Rt可知，相同時(shí)間內(nèi)，電熱絲工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱，而與其連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功、密度、電功率、電阻、電熱等知識(shí)，是一道基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題．