如图是一种煲汤用的电热锅工作原理图.其中温控器的作用是在标准气压下每当水沸腾后就能自动断开.直到温度降到80℃时又重新闭合．电热锅的部分参数如表所示．容积4.5L额定电压220V额定功率80W加热功率500W(1)三脚插头上标着E的导线和电饭锅的金属外壳相连.插座上相应的导线和大地相连．(2)调节切换开关可以使电热锅处于“关.高温.自动.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

16．

如图是一种煲汤用的电热锅工作原理图，其中温控器的作用是在标准气压下每当水沸腾后就能自动断开，直到温度降到80℃时又重新闭合．电热锅的部分参数如表所示．

容积	4.5L
额定电压	220V
额定功率	80W
加热功率	500W

（1）三脚插头上标着E的导线和电饭锅的金属外壳相连，插座上相应的导线和大地相连．
（2）调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“3”时为保温档．小明发现，当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因可能是电流产生的热量小于散失的热量．
（3）该电热锅开关连接到触点“2”正常工作时，使4L、25℃的水烧开，用了50分钟，当水沸腾后温控器就自动切断电路．问：等到温控开关再次闭合后，需要多少时间水才能沸腾？（整个过程中水的质量、电热锅的效率均保持不变）

分析（1）电饭锅使用三脚插头，E导线和电饭锅的金属外壳相连，插入插座时，与大地连接，当用电器漏电时，人接触用电器，人被接地导线短路，即使接触了漏电的用电器也不会发生触电事故；
（2）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，据此判断哪一个为保温档；当电热锅处于保温档正常工作时，此时的电功率太小，产生的热量小于散失的热量，不能使水温升高，不能使水沸腾．
（3）电热锅处于高温档正常工作（加热）时，知道加热功率和加热时间，利用W=Pt求消耗的电能（总能量）；又知道水的质量、水温度的升高值，利用吸热公式求水吸收的热量（有用能量）；再利用效率公式求电热锅的效率．然后求得等到温控开关再次闭合后，水沸腾吸收的热量，根据电热锅的效率不变，求得此时消耗的电能，然后利用P=$\frac{W}{t}$可得时间．

解答解：（1）E导线和电饭锅的金属外壳相连，插入插座时，与大地连接；
（2）由图提供的信息知道R₁＞R₂，根据电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，当U不变时，电阻越小，功率越大，所以当开关连接触点3时，消耗的电功率最小，处于保温状态；
当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因是电流产生的热量小于散失的热量，不能使水温升高．
（2）该电热锅开关连接到触点“2”正常工作时，消耗的电功率最大，处于加热状态；
已知加热功率P=500W，由P=$\frac{W}{t}$可得使4L、25℃的水烧开消耗电能：
W=Pt=500W×50×60s=1.5×10⁶J，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的质量：
m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×4×10^-3m³=4kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg•℃）×4kg×（100℃-25℃）
=1.26×10⁵J，
电热锅的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.26×1{0}^{5}J}{1.5×1{0}^{6}J}$×100%=84%．
等到温控开关再次闭合后，
水沸腾吸收热量：
${Q}_{吸}^{′}$=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×4kg×（100℃-80℃）=3.36×10⁵J，
因电热锅的效率不变，消耗电能：
W′=$\frac{{Q}_{吸}^{′}}{η}$=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{84%}$=4×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，所需时间：
t′=$\frac{W′}{P}$=$\frac{4×1{0}^{5}J}{500W}$=800s．
故答案为：（1）电饭锅的金属外壳；（2）3；电流产生的热量小于散失的热量；（3）等到温控开关再次闭合后，需要800s时间水才能沸腾．

点评本题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，加强安全意识，注意计算时的单位换算要正确．

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