Question

2．如图1所示是家庭中常用的电吹风（主要是由电动机和电热丝组成的），当电动机单独工作时吹出冷风，当电动机和电热丝同时工作时吹出热风．小明收集到某型号电吹风的相关信息如下表：

××电吹风   额定电压 220V
电热丝额定功率	400W	电动机额定功率	20W

（1）根据电吹风工作特点，图2设计的三种电吹风电路图符合实际情况都是丙．
（2）电热丝的电阻是多少？
（3）经测试，该电吹风正常工作时吹出的空气温度升高了50℃，在150s内吹出的热空气质量为1kg，且具有机械能W_机械=5200J，此电吹风的工作效率是多少？【空气的比热容c_空气=1.0×10³J/（kg•℃】

Answer 1

分析 （1）无论电热丝是否工作，电动机必须先工作判断符合实际情况的电路图．
（2）根据题意可知电热丝和电动机可以独立工作、互不影响即为并联，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电热丝的电阻；
（3）根据Q=cm△t求出空气吸收的热量，然后加上空气具有的机械能即为有用能量，电热丝和电动机的总功率即为电吹风吹热风时的功率，利用W=Pt求出消耗的电能，有用能量除以消耗的电能即为电吹风的能量转化效率．

解答 解：
（1）无论电热丝是否工作，电动机必须先工作，符合要求的只有丙，因为丙图既能吹出冷风，又能吹出热风，还可保证开关闭合时，电动机先工作，防止电热丝单独工作（或干烧）被烧毁；
（2）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电热丝的电阻：
R_丝=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{丝}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{440W}$=110Ω；
（3）空气吸收的热量：
Q_吸=cm△t=1.0×10³J/（kg•℃）×1kg×50℃=50000J，
空气获得的有用能量：
W_有用=W_机械+Q_吸=5200J+50000J=55200J，
电吹风消耗的电能：
W=P_总t=（440W+20W）×150s=69000J，
电吹风的能量转化效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{W}$×100%=$\frac{55200J}{69000J}$×100%=80%
答：（1）丙；
（2）电热丝的电阻是110Ω；
（3）此电吹风的能量转化效率是80%．

点评 本题考查了电功率公式、热吸公式、电功公式和效率公式的灵活应用，关键是根据题意得出空气吸收的热量加上空气具有的机械能即为有用能量以及知道无论电热丝是否工作电动机必须先工作的特点．