题目

康康家里有一台电火锅，部分技术参数如下表，图甲是其内部电路的工作原理简图，、均为阻值不变的加热电阻，通过开关S、、的通断可实现三个挡位功能的切换，其中是能分别与a、b两掷点相连的单刀双掷开关。额定电压220V高温挡1100W低温挡880W保温挡×××W （1） 电火锅正常工作时，锅内水温随时间变化的图象如图所示。若用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的热效率； （2） 若改用低温挡给（1）问中的水加热，请比较使用高温挡还是低温挡更节能； （3） 求电火锅正常工作时保温挡的电功率。 答案： 解：水吸收的热量Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/kg·℃×4kg×（60℃－50℃）=1.68×105J由图可知，用高温档将水从50℃的水加热到60℃所需要的时间t1=3min=180s，这个过程消耗的电能W1=P高t1=1100W×180s=1.98×105J电火锅的热效率η=Q吸W1=1.68×105J1.98×105J=0.848=84.8％答：水吸收的热量为1.68×105J；电火锅的热效率为84.8％； 解：由图可知改用低温挡给（1）问中的水从50℃的水加热到60℃所需要的时间t2=5min=300s，这个过程消耗的电能W2=P低t2=880W×300s=2.64×105JW1＜W2，所以使用高温档更节能。答：高温挡更节能； 解：分析电路，当闭合开关S、S1，开关S2接b，电路中只有R1接入电路，电路处于低温档，则流过R1的电流I1=P低U=880W220V=4AR1的电阻R1=U2P低=（220V）2880W=55Ω当闭合开关S、S1、S2接b，电路中R1、R2并联接入电路，电路处于高温档，此时电路总电流I干=P高U=1100W220V=5A流过R2的电流I2=I干－I1=5A－4A=1AR2的电阻R2=UI2=220V1A=220Ω当闭合开关S、S2接a时，电路中R1、R2串联接入电路，电路处于保温档，此时电路总电阻R总=R1+R2=55Ω+220Ω=275Ω电路保温功率P保=U2R总=（220V）2275Ω=176W答：电火锅正常工作时保温挡的电功率为176W。

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