Question

7．這是一個(gè)簡易的三擋位的“電熱寶”，大家畫出了電熱寶的電路圖，如圖所示，R^₁、R₂都是發(fā)熱電阻．將此電暖器接入家庭電路中，當(dāng)S₁閉合，S₂接a時(shí)為中溫?fù)酰�電熱寶的功率�?50W；當(dāng)S₁閉合，S₂接b時(shí)為高溫?fù)�，電熱寶的功率�?00W．
（1）電熱寶在低溫?fù)鯐r(shí)，開關(guān)S₁、S₂各處于什么狀態(tài)開關(guān)S₁斷開、S₂接a
（2）若電熱寶里面的液體是水，容積是1升，正常工作時(shí)用高溫?fù)鯊?0℃加熱到80℃時(shí)，用時(shí)為8min，則電熱寶的效率為多少70%．

Answer 1

分析 （1）低溫檔就是使其功率最小，由功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，應(yīng)讓電阻最大，由此分析可知開關(guān)的狀態(tài)；
（2）根據(jù)水的密度和電熱水壺內(nèi)水的體積先計(jì)算出水的質(zhì)量，再根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）計(jì)算出水吸收的熱量；已知額定功率和通電時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt求出消耗的電能．吸收的熱量與消耗電能的比值就等于電熱水壺的熱效率．

解答 解：
（1）電熱寶在低溫檔時(shí)，開關(guān)S₁斷開、S₂接a，R₁和R₂串聯(lián)，此時(shí)電路的電阻最大，電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知其功率最小，為低溫狀態(tài)；
（2）水的體積V=1L=1×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得：水的質(zhì)量m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（80℃-40℃）=1.68×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$得：
消耗的電能W=Pt=500W×8×60s=2.4×10⁵J，
電熱寶的效率是η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{2.4×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
答：（1）開關(guān)S₁斷開、S₂接a；
（2）電熱寶的效率為70%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查吸熱公式、電功和功率公式以及熱效率公式的應(yīng)用，解決本題的關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路串并聯(lián)的識(shí)別和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用．