Question

5．小浩家新添了一臺(tái)電熱飲水機(jī)，其銘牌如下表所示．如圖是飲水機(jī)簡(jiǎn)化電路的示意圖，其中S是用感溫材料制造的溫控開關(guān)，R₁是電阻，R₂是供加熱的電阻絲．

額定電壓	220V	環(huán)境溫度	10℃～38℃
額定頻率	50Hz	環(huán)境濕度	≤90%
加熱功率	880W	耗電量	1.2kW•h/24h
制熱水能力	≥90℃•5L/h	防觸電類	Ⅰ類

（1）在加熱狀態(tài)下，飲水機(jī)正常工作時(shí)電路中的電流是多大？
（2）正常工作時(shí)，該飲水機(jī)將1kg、20℃的水加熱至100℃，需7min．用這些數(shù)據(jù)及題目中的信息，計(jì)算該飲水機(jī)加熱狀態(tài)時(shí)的效率．〔水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）〕
（3）加熱狀態(tài)開關(guān)S斷開還是閉合？用電熱飲水機(jī)對(duì)水加熱，比用爐子對(duì)水加熱有什么優(yōu)點(diǎn)？

Answer 1

分析 （1）飲水機(jī)正常加熱時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出電路中的電流；
（2）知道水的質(zhì)量和溫度的變化、比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，利用W=Pt求出消耗的電能，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出該飲水機(jī)加熱狀態(tài)時(shí)的效率；
（3）由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)電路為R₂的簡(jiǎn)單電路，斷開時(shí)電路為R₁、R₂的串聯(lián)電路，根據(jù)電阻的串聯(lián)判斷兩種情況下電路中電阻的大小，再根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判斷飲水機(jī)的狀態(tài)；從方便和無污染方面說明飲水機(jī)比用爐子對(duì)水加熱的優(yōu)點(diǎn)．

解答 解：（1）由P=UI可得，飲水機(jī)正常加熱時(shí)電路中的電流：
I₁=$\frac{{P}_{加熱}}{U}$=$\frac{880W}{220V}$=4A；
（2）正常工作時(shí)，水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）
=3.36×10⁵J，
飲水機(jī)消耗的電能：
W=P_加熱t=880W×7×60s=3.696×10⁵J，
該飲水機(jī)加熱狀態(tài)時(shí)的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{3.696×1{0}^{5}J}$×100%≈90.9%；
（3）因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，開關(guān)S閉合時(shí)電路中的電阻最小，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電壓220V不變時(shí)，飲水機(jī)的功率最大，處于加熱狀態(tài)；
飲水機(jī)比用爐子對(duì)水加熱的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)水加熱方便；效率高，無污染．
答：（1）在加熱狀態(tài)下，飲水機(jī)正常工作時(shí)電路中的電流是4A；
（2）該飲水機(jī)加熱狀態(tài)時(shí)的效率為90.9%；
（3）加熱狀態(tài)開關(guān)S閉合；用電熱飲水機(jī)對(duì)水加熱比用爐子對(duì)水加熱的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)水加熱方便，效率高，無污染．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功與熱量的綜合計(jì)算，涉及到電功率公式、吸熱公式、電功公式和效率公式的應(yīng)用以及飲水機(jī)加熱的優(yōu)點(diǎn)，關(guān)鍵是能從表格中獲得有用的信息．