Question

如圖所示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)水沸騰后能自動斷電一段時間，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	500W

（1）調(diào)節(jié)切換開關(guān)可以使電熱鍋處于“關(guān)、高溫、自動、保溫”四種工作狀態(tài)，則原理圖中的切換開關(guān)連接觸點“________”時為保溫擋．小明發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電熱鍋處于保溫檔正常工作時，不論加熱多長時間，都不能使鍋內(nèi)的湯水沸騰，原因可能是：________．
（2）該電熱鍋處于高溫檔正常工作時，使3L的水溫度升高54℃需要42min，電熱鍋的效率為多少？

Answer 1

解：（1）由圖可知，R₁＞R₂，根據(jù)P=知，P₁＜P₂，當(dāng)開關(guān)接3時，R₁工作，功率小，所以是保溫擋；
當(dāng)電熱鍋處于保溫檔正常工作時，不論加熱多長時間，都不能使鍋內(nèi)的湯水沸騰，原因是：水吸收的熱量不高于放出的熱量；
（2）電熱鍋消耗的電能：
W=Pt=500W×42×60S=1.26×10⁶J，
水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×3×10^-3m³=3kg，
水吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×3kg×54℃=6.804×l0⁵J，
電熱鍋的效率：
η=×100%==54%．
答：（1）3；水吸收的熱量不高于放出的熱量；
（2）電熱鍋的效率為54%．
分析：（1）高溫檔與低溫檔主要指電功率的高與低，一般家庭電路電壓不變，那么根據(jù)P=知，當(dāng)電路中的電阻R較小時，即P大，此時為高溫檔；當(dāng)電路中的電阻R較大時，此時P變小，即為低溫檔；
當(dāng)電熱鍋處于保溫檔正常工作時，不論加熱多長時間，都不能使鍋內(nèi)的湯水沸騰，原因可能是：水吸收的熱量不高于放出的熱量；
（2）已知加熱功率500W，時間42min，根據(jù)W=Pt可求出消耗的電能；已知水的體積，根據(jù)m=ρV可求出水的質(zhì)量，又知水溫度升高54℃，根據(jù)Q=cm△t可求出水吸收的熱量，最后根據(jù)η=×100%求出電熱鍋的效率．
點評：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題．與生活相連，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用．注意計算時的單位變換要正確．