题目内容

如图所示是一种煲汤用的电热锅工作原理图,其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间,电热锅的部分参数如下表所示.
容积 4.5L
额定电压 220V
保温功率 80W
加热功率 500W
(1)调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态,则原理图中的切换开关连接触点“
3
3
”时为保温挡.小明发现,当电热锅处于保温档正常工作时,不论加热多长时间,都不能使锅内的汤水沸腾,原因可能是:
水吸收的热量不高于放出的热量
水吸收的热量不高于放出的热量

(2)该电热锅处于高温档正常工作时,使3L的水温度升高54℃需要42min,电热锅的效率为多少?
分析:(1)高温档与低温档主要指电功率的高与低,一般家庭电路电压不变,那么根据P=
U2
R
知,当电路中的电阻R较小时,即P大,此时为高温档;当电路中的电阻R较大时,此时P变小,即为低温档;
当电热锅处于保温档正常工作时,不论加热多长时间,都不能使锅内的汤水沸腾,原因可能是:水吸收的热量不高于放出的热量;
(2)已知加热功率500W,时间42min,根据W=Pt可求出消耗的电能;已知水的体积,根据m=ρV可求出水的质量,又知水温度升高54℃,根据Q=cm△t可求出水吸收的热量,最后根据η=
Q
W
×100%求出电热锅的效率.
解答:解:(1)由图可知,R1>R2,根据P=
U2
R
知,P1<P2,当开关接3时,R1工作,功率小,所以是保温挡;
当电热锅处于保温档正常工作时,不论加热多长时间,都不能使锅内的汤水沸腾,原因是:水吸收的热量不高于放出的热量;
(2)电热锅消耗的电能:
W=Pt=500W×42×60S=1.26×106J,
水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×3×10-3m3=3kg,
水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×3kg×54℃=6.804×l05J,
电热锅的效率:
η=
Q
W
×100%=
6.804×105J
1.26×106J
=54%.
答:(1)3;水吸收的热量不高于放出的热量;
(2)电热锅的效率为54%.
点评:本题是一道电学与热学的综合应用题.与生活相连,使学生觉得学了物理有用.注意计算时的单位变换要正确.
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