Question

5．如圖甲是一種電暖壺，工作原理如圖乙，切換開(kāi)關(guān)可使電暖壺處于保溫、高溫和自動(dòng)三種工作狀態(tài)，其中溫控設(shè)備的作用是當(dāng)水加熱至沸騰后能自動(dòng)斷電．電暖壺的部分參數(shù)如表中所示．已知R₁＞R₂，C_水=4.2×10³J/（kg•℃）

裝水容積	2.5L
額定電壓	220V
保溫功率	80W
加熱功率	550W

（1）開(kāi)關(guān)S在“3”位置時(shí)，電暖鍋處于保溫狀態(tài)．（選填“保溫”“高溫”或“自動(dòng)”）
（2）高溫檔正常工作時(shí)，使2.5L水溫度升高55℃需要21分鐘，則該壺的效率為多少？

Answer 1

分析 （1）由電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$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)此判斷電暖壺的狀態(tài)；
（2）知道水的體積，根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，又知道水溫度的變化量和比熱容，根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量，電暖壺處于高溫檔正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出該壺的效率．

解答 解：（1）由題意可知，R₁＞R₂，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當(dāng)U不變時(shí)，電阻越小，功率越大，
所以，開(kāi)關(guān)S在“3”位置時(shí)，消耗的電功率最小，處于保溫保溫狀態(tài)；
（2）水的體積：
V=2.5L=2.5dm³=2.5×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2.5×10^-3m³=2.5kg，
則水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×55℃=5.775×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗的電能：
W=Pt=550W×21×60s=6.93×10⁵J，
該壺的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.05×1{0}^{6}J}{1.2×1{0}^{6}J}$×100%≈83.3%．
答：（1）保溫；
（2）該壺的效率為83.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式和密度公式、吸熱公式、電功公式、效率公式的應(yīng)用，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．