【題目】如圖是一額定功率為1000W電飯煲及其能效標(biāo)識(shí),已知電熱效率80%,保溫能耗40Wh(保溫1h消耗的電能).家庭電路電壓220V,某一次煮飯,電飯煲放一定質(zhì)量的米,加適當(dāng)比例的水,混合后總質(zhì)量1000g[混合物比熱容近似看作4.0×103J/(kg.℃)],煮熟后的米飯大約800g.米和水初溫20℃,加熱到100℃開(kāi)始沸騰.(水沸騰前,混合物質(zhì)量近似認(rèn)為不變,100℃時(shí)1g水汽化需吸熱大約2400J).
(1)飯熟至少需要吸收多少熱量?
(2)根據(jù)已給出的相關(guān)數(shù)據(jù),估算把生米煮成熟飯大約需要多少秒?
(3)飯熟后的保溫工作通常有兩種方式.一種是通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),串聯(lián)一電阻R和加熱盤(pán)電阻一起供熱保溫;另一種通過(guò)溫控器讓加熱盤(pán)電阻間歇式工作來(lái)保溫. ①若是第一種方式,求串聯(lián)電阻R的阻值.
②若是第二種方式,求保溫一小時(shí),加熱盤(pán)實(shí)際工作的時(shí)間.

【答案】
(1)解:混合后總質(zhì)量1000g[混合物比熱容近似看作4.0×103J/(kg.℃)]的米和水,

初溫20℃剛好加熱到100℃至少需要吸收熱量:

Q1=cm△t=4.0×103J/(kg.℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.2×105J;

從100℃到煮熟的過(guò)程中,因最后米飯大約800g,

故沸騰過(guò)程吸熱過(guò)程中,

汽化的水質(zhì)量m=1000g﹣800g=200g,

因100℃時(shí)1g水汽化需吸熱大約2400J,

水汽化吸收的熱量Q2=200g×2400J=4.8×105J;

因此,飯熟至少需要吸收的熱量Q=Q1+Q2=3.2×105J+4.8×105J=8×105J


(2)解:將生米煮熟過(guò)程耗電能W=Pt,飯熟至少需要吸收的熱量Q,

根據(jù)電熱效率公式η= = 可得,把生米煮成熟飯大約需要的時(shí)間:

t= = =1×103s


(3)解:①若是第一種方式,因保溫能耗40Wh(保溫1h消耗的電能),

所以保溫功率為P=40W,

根據(jù)P= 可得,額定功率為1000W的加熱盤(pán)的電阻:

R′= = =48.4Ω,

若電阻R和加熱盤(pán)電阻一起供熱保溫的總電阻:

R= = =1210Ω;

將電阻R和加熱盤(pán)電阻串聯(lián)起來(lái),由電阻的串聯(lián),總電阻為R=R+R′,

故串聯(lián)電阻R=R﹣R′=1210Ω﹣48.4Ω=1161.6Ω;

②若是第二種方式,保溫一小時(shí)耗電W=40Wh=40W×1×3600s=1.44×105J,

若讓加熱盤(pán)電阻間歇式工作來(lái)保溫,

由P= 可得,加熱盤(pán)實(shí)際工作的時(shí)間:

t′= = =144s


【解析】(1)飯熟至少需要吸收多少熱量包括為兩部分:第一部分:總質(zhì)量1000g[混合物比熱容近似看作 4.0×103J/(kg.℃)]的米和水,從初溫20℃,剛好加熱到100℃需要吸收的熱量,根據(jù)Q=cm△t可求出;
第二部分:從100℃到煮熟的過(guò)程中,求出因汽化減小的水的質(zhì)量,由100℃時(shí)1g水汽化需吸熱大約2400J求出汽化過(guò)程吸收的熱量;(2)已知飯煮熟吸收的熱量和電飯煲的加熱功率和電熱效率,根據(jù)η= ×100%= ×100%變形公式估算出把生米煮成熟飯大約需要多少秒;(3)①根據(jù)P= 先求出額定功率為1000W的加熱盤(pán)的電阻R′,由保溫能耗40Wh得出保溫功率P , 再求出串聯(lián)電阻R和加熱盤(pán)電阻的總電阻,根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律求出串聯(lián)電阻R的大小;②由題中保溫1h消耗的電能,由P= 的變形公式求出加熱盤(pán)實(shí)際工作的時(shí)間.
【考點(diǎn)精析】利用沸騰及沸騰條件和電阻的串聯(lián)對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案,需要熟知沸騰:在一定溫度下,在液體表面和內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象.液體沸騰的條件:溫度達(dá)到沸點(diǎn),且能繼續(xù)從外界吸熱;電阻的串聯(lián)有以下幾個(gè)特點(diǎn):(指R1,R2串聯(lián)) 1、電流:I=I1=I2(串聯(lián)電路中各處的電流相等) 2、電壓:U=U1+U2(總電壓等于各處電壓之和) 3、 電阻:R=R1+R2(總電阻等于各電阻之和)如果n個(gè)阻值相同的電阻串聯(lián),則有R總=nR 4、分壓作用:U1:U2=R1:R2

練習(xí)冊(cè)系列答案
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B.彈簧恢復(fù)原狀過(guò)程中,彈性勢(shì)能不變
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A.向右調(diào)平衡螺母
B.繼續(xù)向右盤(pán)中加砝碼
C.向右移動(dòng)游碼
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