20.佳佳家的某品牌電飯煲外形如圖甲所示,它有煮飯和保溫兩個功能,內(nèi)部電路簡化圖如圖乙所示,電飯煲銘牌上的部分技術(shù)參數(shù)如表所示.
型號GD-3021
額定容量3L
額定電源220V~50Hz
額定功率550W
熱效率值(%)77
內(nèi)鍋材質(zhì)金屬
(1)當該電飯煲的開關(guān)S與2接通時,求R0的阻值.
(2)佳佳同學想測算該電飯煲的加熱效率,他把100g小米和1.4kg清水放入電飯煲中,測出其初溫為20℃,當電飯煲正常工作加熱總時間為20分鐘時米粥沸騰,測其溫度為100℃.請你幫他計算米粥吸收了多少熱量?電飯煲的加熱效率是多少?造成實際熱效率低于銘牌上的熱效率值的原因可能是什么?(一條即可)[c=4.0×103J/(kg•℃)]
(3)佳佳同學發(fā)現(xiàn)電飯煲煮熟粥后開關(guān)自動切換到保溫狀態(tài),通過測算10分鐘內(nèi)的保溫能耗為3×104J,求R的阻值是多少?(此時的電源電壓為220V)

分析 (1)分析電路的連接,根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,求電阻大。
(2)根據(jù)Q=c米粥m米粥(t2-t1)求米粥吸收了的熱量;由W=Pt求
消耗的電能;
根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求電飯煲的加熱效率;
從實際功率小于額定功率(熱損失)角度考慮;
(3)分析電路的連接,根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,求兩電阻串聯(lián)的總電阻,由串聯(lián)電阻的規(guī)律求R.

解答 解:(1)當S接2時,R短路,R0單獨接入電路,由表中數(shù)據(jù)知,加熱功率為550W;
根據(jù)根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,R0=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{(220V)^{2}}{550W}$=88Ω;
(2)把100g小米和1.4kg清水放入電飯煲中,測出其初溫為20℃,其末溫為100℃,
米粥吸收的熱量Q=c米粥m米粥(t2-t1
=4.0×103J∕(kg•℃)×(0.1+1.4)kg×(100℃-20℃)=4.8×105J;
20分鐘消耗的電能W=Pt′=550W×20×60s=6.6×105J;
電飯煲的加熱效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{4.8×1{0}^{5}J}{6.6×1{0}^{5}J}$×100%≈72.7%;
造成實際熱效率低于銘牌上的熱效率值的原因可能是:實際工作電壓低于額定電壓而造成實際功率小于額定功率;
(或熱量散失較多)
(3)佳佳同學發(fā)現(xiàn)電飯煲煮熟粥后開關(guān)自動切換到保溫狀態(tài),根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,電功率小,所以兩電阻串聯(lián),
保溫的功率P=$\frac{{W}_{保}}{t}$=$\frac{3×1{0}^{4}J}{600s}$=50W;
根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,電路的總電阻R′=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保}}$=$\frac{(220V)^{2}}{50W}$=968Ω;根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律,R=R′-R0=968Ω-88Ω=880Ω.
答:(1)當該電飯煲的開關(guān)S與2接通時,R0的阻值為88Ω.
(2)米粥吸收熱量為4.8×105J;電飯煲的加熱效率為72.7%;
造成實際熱效率低于銘牌上的熱效率值的原因可能是;實際工作電壓低于額定電壓(或熱量散失較多);
(3)佳佳同學發(fā)現(xiàn)電飯煲煮熟粥后開關(guān)自動切換到保溫狀態(tài),通過測算10分鐘內(nèi)的保溫能耗為3×104J,R的阻值是880Ω.

點評 本題考查電功率、電功、熱量公式、電阻的串聯(lián)、能量利用效率的應(yīng)用及對效率的分析等知識,是中考的熱點問題.

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