Question

【題目】某一電飯鍋，內(nèi)部電路如圖所示．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(kāi)關(guān)Sl ， 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(kāi)關(guān)S1會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，斷開(kāi)后若無(wú)外力作用則不會(huì)自動(dòng)閉合．S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合．則
（1）若接通電源后沒(méi)有閉合開(kāi)關(guān)S1 ， 那么電飯鍋能將飯煮熟嗎？為什么？
（2）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下若用這種電飯鍋燒水，則開(kāi)關(guān)S1的自動(dòng)斷電的功能不起作用，這是為什么？
（3）在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比是多少？
（4）若電飯鍋電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率為84%，那么在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將溫度為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水燒開(kāi)，至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？

Answer 1

【答案】
（1）解：由題意知，當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S2會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，溫度低于70℃時(shí)，S2會(huì)自動(dòng)閉合；所以，如果不閉合開(kāi)關(guān)S1，則電飯鍋能達(dá)到的最高溫度是80℃，不能把飯煮熟．

答：不能，因?yàn)楫?dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到80℃，S2自動(dòng)斷開(kāi)，電飯鍋進(jìn)入保溫狀態(tài)；

（2）解：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，用該電飯鍋燒水，鍋內(nèi)水的最高溫度為100℃，鍋內(nèi)溫度達(dá)不到103℃，所以開(kāi)關(guān)S1不能自動(dòng)斷開(kāi)，故開(kāi)關(guān)S1不能起作用．

答：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，達(dá)不到103℃，所以S1不會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)；

（3）解：由題可知，在加熱時(shí)，R2短路，電路為R1的簡(jiǎn)單電路；保溫時(shí)，R1與R2串聯(lián)，

由P= 可得，在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比為：

= = = = ；

答：在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比為11：1；

（4）解：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水沸騰時(shí)的溫度t=100℃，

將水加熱到沸騰時(shí)水吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）=8.4×105J；

由η= ×100%可得，電飯鍋消耗的電能：

W= = =1×106J；

由W=Pt= t可得，電飯鍋加熱需要的時(shí)間：

t= = =1000s．

答：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將溫度為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水燒開(kāi)，至少需要1000s．

【解析】（1）根據(jù)電路和開(kāi)關(guān)S2的工作特點(diǎn)分析答題；（2）根據(jù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓下水的沸點(diǎn)及開(kāi)關(guān)S1的工作特點(diǎn)分析答題；（3）電飯鍋處在加熱狀態(tài)時(shí)，電阻R1工作，當(dāng)處于保溫狀態(tài)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，一起工作，根據(jù)公式P= 可求在保溫和加熱兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比；（4）先根據(jù)Q=cm△t求出將水加熱到沸騰時(shí)水吸收的熱量，利用效率公式求出電飯鍋放出的熱量，再根據(jù)Q=W=Pt= t求出加熱時(shí)間．