Question

【题目】图甲是某品牌电热式家用煮茶器，图乙为其简化的电路原理图，已知R1、R2均为电热丝，R2阻值为60.5 Ω。煮茶器有“高温挡”和“低温挡”两个挡位，低温挡功率为605 W。现煮茶器内装有初温为15 ℃的1 L茶水，请完成下列问题：[当地气压为标准大气压，c茶水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ茶水＝1.0×103 kg/m3]

(1)煮茶器底座与桌面接触部分由3个橡胶软垫制成，是通过______________的方式增大摩擦，使底座稳固在桌面上。

(2)煮茶器工作时的最大加热功率是______________。此时通过R1的电流是______________。

(3)煮茶器在高温挡时，将茶水煮沸腾所需的时间是______________。（假设无能量损失，结果保留整数）

(4)在居民用电高峰时段，家庭电路中往往电压偏低，使用煮茶器煮沸相同质量和初温的水所用时间比平时长，请你运用所学知识解释这一现象______________。

Answer 1

【答案】增大接触面粗糙程度 605 W 2.75 A 254 s 详见解析

【解析】

(1)[1]使用橡胶软垫增加了底座与桌面的粗糙程度，在压力一定时增大了摩擦力，使底座稳固在桌面上。

(2)[2][3]由图乙可知，当S1、S2均闭合时，电阻R1、R2并联，此时电路总电阻最小，根据P＝可知此时煮茶器处于高温挡；当S1闭合，S2断开时，只有电阻R1接入电路，此时电路总电阻最大，此时煮茶器处于低温挡，故有P1＝P低温＝605 W，煮茶器在家庭电路中工作时的最大加热功率

P高温＝P1＋P2＝P低温＋＝605 W＋＝1 405 W

此时通过R1的电流

＝2.75 A

(3)[4]煮茶器内水的质量

m＝ρ茶水V＝1.0×103 kg/m3×1×10－3 m3＝1 kg

茶水吸收的热量

Q吸＝c茶水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－15 ℃)＝3.57×105 J

由P＝可知，将茶水煮沸所用时间

≈254 s

(4)[5]用电高峰时段电网总功率变大，根据I＝可知电网导线中的电流变大，由于输送线路上的电线电阻不变，则在电线电阻上占用的电压会变大，每个家庭用户分得的电压会减小，根据P＝可知煮茶器消耗的功率变小，因此加热时间比平时长。