Question

8．如图1为某品牌饮水机．请问答下列问题：
（1）饮水机应使用三孔插座（选填“两孔”或“三孔”）；
（2）冬天，当我们打开热水开关接热水时，常会看到附近有“白气”冒出，这是水蒸气遇冷液化成的小水珠；
（3）如图2是饮水机的结构示意图，如图3所示为其工作原理电路图，其中S是一个温控开关，R₁为电加热管，红绿两种不同颜色的指示灯．当开关S与b接触时，此时饮水机处于保温（选填“加热”或“保温”）状态，简述理由：此时R₁、L_绿、R₂串联，电路总电阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，功率最小；
（4）饮水机铭牌如图4，当此饮水机处于加热状态时，用时20min将装满热胆容量的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾，水吸收的热量为1.68×10⁶J，消耗的电能为2.1×10⁶J，该饮水机的加热效率为80%．

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的，三脚插头中有一根导线要与用电器金属外壳相连，目的就是为了防止触电；
（2）物质从气态变为液态叫液化，液化放热；
（3）由图3可知，当开关S与b接触时，绿灯有电流通过，绿灯发光，此时R₁、L_绿、R₂串联，电路中的电阻最大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知电路中的电功率最小，据此可判断饮水机所处的状态；
（4）根据水的密度和饮水机内水的体积先计算出水的质量，再根据吸热公式Q_吸=cm（t-t₀）计算出水吸收的热量，利用W=Pt求出消耗的电能，吸收的热量与消耗电能的比值就等于饮水机的热效率．

解答 解：（1）为了安全用电，大功率家用电器的电源插座都用三孔插座，三脚插头的接地脚应与用电器的金属外壳相连通，这样若金属外壳的用电器外壳万一带电，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生；
（2）打开热水开关接热水时，常会看到附近有“白气”冒出，这是水蒸气遇冷液化成的小水珠；
（3）当开关S与b接触时，绿灯泡有电流通过，绿灯发光，此时R₁、L_绿、R₂串联，电路总电阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，功率最小，饮水机处于保温状态；
（4）根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-3m³=5kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J，
消耗的电能：
W=Pt=1750W×20×60s=2.1×10⁶J，
饮水机的热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{6}J}$×100%=80%．
故答案为：（1）三孔；（2）水蒸气遇冷液化成的小水珠；（3）保温；此时R₁、L_绿、R₂串联，电路总电阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，功率最小；
（4）1.68×10⁶J；2.1×10⁶J；80%．

点评 本题考查了安全用电、物体变化、电功率公式的应用、密度公式、吸热公式、电功公式和效果公式的应用等，涉及的知识点较多，综合性强，对学生综合运用所学知识解决问题的能力要求较高．