题目内容

5．如图甲是一种电暖壶，工作原理如图乙，切换开关可使电暖壶处于保温、高温和自动三种工作状态，其中温控设备的作用是当水加热至沸腾后能自动断电．电暖壶的部分参数如表中所示．已知R1＞R2，C水=4.2×103J/（kg•℃）
装水容积2.5L
额定电压220V
保温功率80W
加热功率550W
（1）开关S在“3”位置时，电暖锅处于保温状态．（选填“保温”“高温”或“自动”）
（2）高温档正常工作时，使2.5L水温度升高55℃需要21分钟，则该壶的效率为多少？

分析 （1）由电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电压不变的条件下，电阻越大，电功率越小，电功率小的时候处于保温状态，据此判断电暖壶的状态；
（2）知道水的体积，根据m=ρV求出水的质量，又知道水温度的变化量和比热容，根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量，电暖壶处于高温档正常工作时的功率和额定功率相等，根据W=Pt求出消耗的电能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出该壶的效率．

解答 解：（1）由题意可知，R1＞R2，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，当U不变时，电阻越小，功率越大，
所以，开关S在“3”位置时，消耗的电功率最小，处于保温保温状态；
（2）水的体积：
V=2.5L=2.5dm3=2.5×10-3m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×2.5×10-3m3=2.5kg，
则水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×55℃=5.775×105J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗的电能：
W=Pt=550W×21×60s=6.93×105J，
该壶的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.05×1{0}^{6}J}{1.2×1{0}^{6}J}$×100%≈83.3%．
答：（1）保温；
（2）该壶的效率为83.3%．

点评 本题考查了电功率公式和密度公式、吸热公式、电功公式、效率公式的应用，是一道电学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，使学生觉得学了物理有用．

练习册系列答案
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