Question

如圖所示，是一種煲湯用的電熱鍋工作原理圖，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)，溫控器的作用是當(dāng)水沸騰后能自動斷電一段時間，其中R₁=605Ω，R₂=96.8Ω，電熱鍋的部分參數(shù)如下表所示．

容積	4L
額定電壓	220V
加熱額定功率	500W
保溫額定功率	80W

（1）電熱鍋處于保溫擋正常工作時，鍋內(nèi)的水溫度始終不變，則該電熱鍋的散熱功率是多少？
（2）電熱鍋處于高溫擋（切換開關(guān)接“1”）正常工作，在標準大氣壓下高溫加熱2kg的水，10min內(nèi)消耗多少電能？設(shè)散熱功率不變，水的初溫為75℃，則加熱10min后水的最終溫度是多少？

Answer 1

解：（1）因鍋內(nèi)水的溫度始終不變，所以電熱鍋發(fā)熱功率與散熱功率相等，即P_散=80W；
（2）電熱鍋10min內(nèi)消耗的電能W=P_加t=500W×10×60s=3×10⁵J，
設(shè)水溫變化了△t，根據(jù)能量守恒得（P_加-P_散）t=cm△t，
代入數(shù)據(jù)有：（500W-80W）×10×60s=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×△t，
解得：△t=30℃，t=t₀+△t=105℃，
由此可知，水最終沸騰，即水的最終溫度是100℃．
答：（1）該電熱鍋的散熱功率為80W；
（2）電熱鍋處于高溫擋時10min內(nèi)消耗的電能為3×10⁵J；水的最終溫度是100℃．
分析：（1）根據(jù)鍋內(nèi)的水溫度始終不變可知電熱鍋單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和散失的熱量相等；
（2）電熱鍋處于高溫擋正常工作時，知道加熱功率、散熱功率和加熱時間，利用W=Pt求消耗的電能和散失的熱量，從而求出水吸收的熱量，最后根據(jù)Q=cm△t求出水的末溫，再結(jié)合生活實際確定最終溫度．
點評：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實際生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用，加強安全意識，注意計算時的單位換算要正確．