如图甲是内胆为铝质材料的家用电饭锅,内部电路如图乙所示,R1是加热电阻,阻值为48.4Ω;R2是限流电阻,阻值为484Ω.煮饭时,接通电源(220V50Hz),闭合手动开关S1,电饭锅处在加热状态.当锅内食物温度达到103℃时,开关S1会自动断开,断开后若无外力作用则不会自动闭合,(已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃);查表可知铝的熔点为660℃)请解答下列问题:(1)如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1,电饭锅的内胆是否会熔化?为什么?______.(2)在保温和加热两种情况下,求电饭锅消耗的电功率各是多少?(3)若在一个标准大气压下将温度为20℃,质量为2.5kg的水烧开需要16min40s,求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少?
如图甲是内胆为铝质材料的家用电饭锅,内部电路如图乙所示,R1是加热电阻,阻值为48.4Ω;R2是限流电阻,阻值为484Ω.煮饭时,接通电源(220V50Hz),闭合手动开关S1,电饭锅处在加热状态.当锅内食物温度达到103℃时,开关S1会自动断开,断开后若无外力作用则不会自动闭合,(已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃);查表可知铝的熔点为660℃)
请解答下列问题:
(1)如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1,电饭锅的内胆是否会熔化?为什么?______.
(2)在保温和加热两种情况下,求电饭锅消耗的电功率各是多少?
(3)若在一个标准大气压下将温度为20℃,质量为2.5kg的水烧开需要16min40s,求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少?
(1)当锅内食物温度达到103℃时,开关S1会自动断开,断开后若无外力作用则不会自动闭合,而铝的熔点为660所以不会熔化.
(2)当按键S1闭合时,R2被短接,回路中的总电阻就是R1=48.4欧,
它的功率为:P1=
=U2 R1
=1000W;(220V)2
48.4Ω
当温度达到103度时,按键S1因磁芯失磁自动断开,S2温控开关因温度达到80度的时候早已断开,
所以这时R2被串联在R1回路,回路的总电阻变为:R总=R1+R2=48.4Ω+484Ω=532.4Ω,
它消耗的功率变为:P2=
=U2 R总
=90.9W;(220V)2
532.4Ω
(3)水吸收的热量为:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2.5kg×(100℃-20℃)=8.4×105J,
时间:t=16min40s=1000s,
消耗的电能为:W=Pt=1000W×1000s=1×106J,
电能转化为内能的效率为:η=
×100%=Q W
×100%=84%;8.4×105J 1×106J
答:(1)当锅内食物温度达到103℃时,开关S1会自动断开,断开后若无外力作用则不会自动闭合,而铝的熔点为660所以不会熔化.
(2)在保温和加热两种情况下,电饭锅消耗的电功率分别为:1000W、90.0W;
(3)饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是84%.
答案解析:(1)比较开关S1会自动断开的温度和铝的熔点即可得出结论.
(2)电饭锅处在加热状态时,电阻R1工作,当处于保温状态时,两电阻串联,一起工作,电功率公式求出电功率.
(3)由电功公式求出电饭锅烧水时消耗的电能,水吸收的热量根据公式Q=cm△t可求,吸收的热量与消耗电能的比值就是电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率.
考试点:电功与热量的综合计算;电功率的计算.
知识点:本题考查电功率、吸收热量、消耗电能等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要对物体的熔点有一定的了解,解题过程中还要注意单位的换算.