Question

如圖是一種煲湯用的電熱鍋工作原理圖，其中溫控器的作用是每當(dāng)水沸騰后能自動(dòng)斷電一段時(shí)間．電熱鍋的部分參數(shù)如下表所示．

容    積	4.5L
額定電壓	220V
保溫功率	80W
加熱功率	？W

（1）三腳插頭上標(biāo)著E的導(dǎo)線(xiàn)和

電飯鍋的金屬外殼

相連，插座上相應(yīng)的導(dǎo)線(xiàn)和

大地

相連．
（2）調(diào)節(jié)切換開(kāi)關(guān)可以使電熱鍋處于“關(guān)、高溫、自動(dòng)、保溫”四種工作狀態(tài)，則原理圖中的切換開(kāi)關(guān)連接觸點(diǎn)“

3

”時(shí)為保溫檔．小明發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電熱鍋處于保溫檔正常工作時(shí)，不論加熱多長(zhǎng)時(shí)間，都不能使鍋內(nèi)的湯水沸騰，原因可能是

電熱鍋的發(fā)熱功率小于熱水的散熱功率

．
（3）該電熱鍋處于高溫檔正常工作時(shí)，電熱鍋的效率為90%求使?jié)M鍋的水溫從15℃升高30℃需要多長(zhǎng)時(shí)間？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析：（1）電飯鍋使用三腳插頭，E導(dǎo)線(xiàn)和電飯鍋的金屬外殼相連，插入插座時(shí)，與大地連接，當(dāng)用電器漏電時(shí)，人接觸用電器，人被接地導(dǎo)線(xiàn)短路，即使接觸了漏電的用電器也不會(huì)發(fā)生觸電事故；
（2）由電功率公式P=

U2

R

可知，電壓不變的條件下，電阻越大，電功率越小，電功率小的時(shí)候處于保溫狀態(tài)，據(jù)此判斷哪一個(gè)為保溫檔；當(dāng)電熱鍋處于保溫檔正常工作時(shí)，此時(shí)的電功率太小，產(chǎn)生的熱量小于散失的熱量，不能使水溫升高，不能使水沸騰；
（3）先根據(jù)功率計(jì)算公式求出電熱鍋的功率，然后利用熱量的計(jì)算公式求出水吸收的熱量，最后根據(jù)P=

W

t

的變形公式求出時(shí)間．

解答：解：（1）E導(dǎo)線(xiàn)和電飯鍋的金屬外殼相連，插入插座時(shí)，與大地連接；
（2）由圖提供的信息知道R₁＞R₂，根據(jù)電功率公式P=

U2

R

可知，當(dāng)U不變時(shí)，電阻越小，功率越大，故當(dāng)開(kāi)關(guān)連接觸點(diǎn)3時(shí)，消耗的電功率最小，處于保溫保溫狀態(tài)；
當(dāng)電熱鍋處于保溫檔正常工作時(shí)，不論加熱多長(zhǎng)時(shí)間，都不能使鍋內(nèi)的湯水沸騰，原因是電熱鍋的發(fā)熱功率小于熱水的散熱功率．
（3）電熱鍋處于高溫檔正常工作時(shí)的電功率為：
P=

U2

R

=

(220V)2

96.8Ω

=500W，
使?jié)M鍋的水溫從15℃升高30℃吸收的熱量為：
Q_水吸=c_水m_水△t_水
=4.2×10³J/（kg?℃）×1.0×10³kg/m³×4.5×10^-3 m³×30℃
=5.76×10⁴J，
電熱鍋的加熱時(shí)間為：
t=

W×90%

P

=

5.76×104J×90%

500W

=1260s=21min．
故答案為：
（1）電飯鍋的金屬外殼，大地；
（2）3；電熱鍋的發(fā)熱功率小于熱水的散熱功率；
（3）使?jié)M鍋的水溫從15℃升高30℃需要21分鐘．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，加強(qiáng)安全意識(shí)，注意計(jì)算時(shí)的單位換算要正確．