Question

如图甲是内胆为铝质材料的普通电饭锅，内部电路如图乙所示，R₁是加热电阻，阻值为48.4Ω；R₂是限流电阻，阻值为484Ω．煮饭时，接通电源（220V50Hz），闭合手动开关S₁，电饭锅处在加热状态．当锅内食物温度达到103℃时，开关S₁会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合，S₂是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合．请解答下列问题：[已知水的比热容为4.2×10³J/（kg．℃）]
（1）在电饭锅煮稀饭时，开关S₁却不能自动断开，其原因是：

锅内温度低于103℃

．
（2）在加热状态下，电饭锅消耗的电功率是多少？
（3）在一个标准大气压下用该电饭锅将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开，水吸收的热量是多少？
（4）若在（3）中将水烧开用时16min40s，求该过程中电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少？

Answer 1

分析：（1）液体温度达到沸点时，虽继续吸热，但温度不再升高，锅内液体的沸点如果低于S₁开关的自动断开温度，则不会断开．
（2）根据电路图可知电饭锅加热时，R₂被短路只有R₁工作，根据P=

U2

R

求出加热过程电饭锅消耗的功率；
（3）根据Q=cm△t即可求出水吸收的热量；
（4）根据公式W=

U2

R

t可求电饭锅烧水时消耗的电能，则水吸收的热量与消耗电能的比值就是电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率．

解答：解：（1）一标准大气压下水的沸点是100℃，稀饭的沸点不高于100℃，当液体达到沸点时再继续吸热，温度就不再升高了，而s₁自动断开的条件是温度达到103℃，所以煮稀饭时，S₁不会自动断开．
（2）电饭锅加热时，R₂被短路只有R₁工作，
加热过程电饭锅消耗的功率为P₁=

U2

R1

=

(220V)2

48.4Ω

=1000W；
（3）已知一个标准大气压下水的沸点为100℃，因此在一个标准大气压下用该电饭锅将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开；
水吸收的热量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J；
（4）在一个标准大气压下用该电饭锅将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开；
16min40s=1000s，
则电饭锅消耗的电能W=

U2

R1

t=

(220V)2

48.4Ω

×1000s=10⁶J，
所以电能转化为内能的效率为η=

Q

W

×100%=

8.4×105J

106J

×100%=84%．
答：（1）锅内温度低于103℃；
（2）在加热状态下，电饭锅消耗的电功率是1000W；
（3）在一个标准大气压下用该电饭锅将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开，水吸收的热量是8.4×10⁵J；
（4）若在（3）中将水烧开用时16min40s，求该过程中电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是84%．

点评：本题考查电功率、吸收热量、消耗电能等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，要对物体的熔点有一定的了解，解题过程中还要注意单位的换算．