Question

（2003?無(wú)錫）某一電飯鍋，內(nèi)部電路如圖所示．R1是加熱電阻，阻值為48.4Ω；R₂是限流電阻，阻值為484Ω．煮飯時(shí)，接通電源（220V 50Hz）、閉合手動(dòng)開(kāi)關(guān)S_l，電飯鍋處在加熱狀態(tài)．當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到103℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，斷開(kāi)后若無(wú)外力作用則不會(huì)自動(dòng)閉合．S₂是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合．問(wèn)：
（1）若接通電源后沒(méi)有閉合開(kāi)關(guān)S₁，那么電飯鍋能將飯煮熟嗎？為什么？
（2）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下若用這種電飯鍋燒水，則開(kāi)關(guān)S₁的自動(dòng)斷電功能不起作用，這是為什么？
（3）在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比是多少？
（4）電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率為84%，那么在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將溫度為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水燒開(kāi)，至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？

Answer 1

分析：（1）由電路的特點(diǎn)及S₂的特點(diǎn)可以分析；
（2）由水的沸點(diǎn)可知燒水時(shí)鍋的溫度，由開(kāi)關(guān)特點(diǎn)可判斷；
（3）電飯鍋處在加熱狀態(tài)時(shí)，電阻R₁工作，當(dāng)處于保溫狀態(tài)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，一起工作，根據(jù)公式P=

U2

R

可求在保溫和加熱兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比．
（4）先根據(jù)Q=cm△t求出將水加熱到沸騰時(shí)水吸收的熱量，利用效率公式求出電飯鍋放出的熱量，再根據(jù)Q=W=Pt=

U2

R

t求出加熱時(shí)間．

解答：解：（1）若不閉合S₁，當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到80℃時(shí)，S₂自動(dòng)斷開(kāi)，電飯鍋進(jìn)入保溫狀態(tài)．
（2）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，達(dá)不到103℃，所以S₁不會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)．
（3）在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比為：

P加熱

P保溫

=

U2 R1

U2 R1+R2

=

R1+R2

R1

=

48.4Ω+484Ω

48.4Ω

=

11

1

；
（4）將水加熱到沸騰時(shí)水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J；
電飯鍋放出的熱量：
Q_放=

Q吸

η

=

8.4×105J

84%

=1×10⁶J；
根據(jù)Q=W=Pt=

U2

R

t得：
t=

Q放

U2 R1

=

1×106J

(220V)2 48.4Ω

=1000s．
答：（1）不能，因?yàn)楫?dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到80℃，S₂自動(dòng)斷開(kāi)，電飯鍋進(jìn)入保溫狀態(tài)；
（2）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，達(dá)不到103℃，所以S₁不會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)；
（3）在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比為11：1；
（4）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將溫度為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水燒開(kāi)，至少需要1000s．

點(diǎn)評(píng)：本題取材于我們常見(jiàn)的電飯鍋，考查有關(guān)電路的知識(shí)，可以激發(fā)同學(xué)們對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)能了解更多的生活常識(shí)．