Question

16．圖甲是內(nèi)膽為鋁質(zhì)材料的電飯鍋，內(nèi)部電路如圖乙所示，R₁是加熱電阻，阻值為48.4Ω；R₂是限流電阻，阻值為484Ω．煮飯時(shí)，接通電源（220V 50Hz），閉合手動(dòng)開關(guān)S₁，電飯鍋處在加熱狀態(tài)．當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到103℃時(shí)，開關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開，斷開后若無外力作用則不會(huì)自動(dòng)閉合，S₂是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(guān)，當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開，溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合．（已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）；查表可知鋁的熔點(diǎn)為660℃）請(qǐng)解答下列問題：

（1）如果接通電源后沒有放入食物就閉合開關(guān)S₁，電飯鍋的內(nèi)膽是否會(huì)熔化？為什么？
（2）在加熱狀態(tài)下，電飯鍋消耗的電功率是多少？
（3）若在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將溫度為20℃，質(zhì)量為2kg的水燒開需要14min，求電飯鍋正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）比較開關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開的溫度和鋁的熔點(diǎn)即可得出結(jié)論；
（2）閉合手動(dòng)開關(guān)S₁時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，電飯鍋處在加熱狀態(tài)，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電飯鍋消耗的電功率；
（3）知道水的質(zhì)量和比熱容以及初溫、末溫（在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃），根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出電飯鍋正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率．

解答 解：（1）如果接通電源后沒有放入食物就閉合開關(guān)S₁，電飯鍋的內(nèi)膽不會(huì)熔化；因?yàn)楫?dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到103℃時(shí)，開關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開，而鋁的熔點(diǎn)為660℃，所以不會(huì)熔化．　　
（2）閉合手動(dòng)開關(guān)S₁時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，電飯鍋處在加熱狀態(tài)，
則電飯鍋消耗的電功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$=1000W；
（3）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，則水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，電飯鍋消耗的電能：
W=Pt′=1000W×14×60s=8.4×10⁵J，
電飯鍋正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{8.4×1{0}^{5}J}$×100%=80%．
答：（1）不會(huì)熔化；因?yàn)楫?dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到103℃時(shí)，開關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開，而鋁的熔點(diǎn)為660℃，所以不會(huì)熔化；（2）在加熱狀態(tài)下，電飯鍋消耗的電功率是1000W；
（3）電飯鍋正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功率公式、吸熱公式、電功公式、效率公式的應(yīng)用，從題干中得出電飯鍋的工作特點(diǎn)和知道在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃是關(guān)鍵．