Question

【題目】電水壺具有水沸騰后自動(dòng)斷電、防干燒斷電的功能。電水壺工作電路如圖甲所示，其中S是雙金屬片溫控開關(guān)，雙金屬片是將兩種熱膨脹系數(shù)差異很大的金屬壓合在一起制成的，在不同溫度下，兩面金屬的形變差異，導(dǎo)致雙金屬片會(huì)發(fā)生彎曲現(xiàn)象，利用這個(gè)形變來(lái)推動(dòng)觸片與觸點(diǎn)A 還是B接觸。R1是電熱管，R2是限流電阻，工作時(shí)忽略兩個(gè)電阻阻值的變化。當(dāng)電水壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，S 自動(dòng)切換到另一處，處于保溫狀態(tài)。如表是這種電水壺的部分參數(shù)。

最大容量	1L
額定電壓	220V
頻率	50 Hz
額定加熱功率	1210W

（1）雙金屬片是利用物體具有_____的性質(zhì)制成的；

（2）加熱電阻R1的阻值是多少__________？

（3）關(guān)閉家中的其他所有用電器，以最大容量裝入25℃的水，6min將水燒開（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下），在加熱過(guò)程中家用電能表（如圖乙）的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了300轉(zhuǎn)，此過(guò)程中電水壺的加熱效率是多少________？

（4）在用電高峰期，將第（3）問(wèn)中同樣的水燒開，所花的時(shí)間會(huì)明顯增加，請(qǐng)分析其原因_______。

Answer 1

【答案】熱脹冷縮 40Ω 87.5% 用電高峰期，由于干路電流增大，則導(dǎo)線的分壓增大，使得用電器的實(shí)際電壓低于額定電壓，在電阻一定時(shí)，其實(shí)際功率也將低于額定功率，所以加熱時(shí)間會(huì)增加

【解析】

（1）物體具有熱脹冷縮的性質(zhì)；
（2）根據(jù)電功率的公式可得加熱電阻R1的阻值；
（3）根據(jù)密度的公式得到水的質(zhì)量，利用Q=cm△t求出吸收的熱量；由轉(zhuǎn)數(shù)和參數(shù)得到消耗的電能，然后利用效率的公式求得加熱效率；
（4）用電高峰期時(shí)電路兩端的電壓會(huì)變低，使電熱水器的實(shí)際功率變小，同樣燒開一壺水的時(shí)間變長(zhǎng)。

（1）雙金屬片是利用物體具有熱脹冷縮的性質(zhì)制成的；

（2）由圖甲可知，當(dāng)S接A時(shí)，電路中只有R1工作，此時(shí)R1兩端電壓最大，其消耗的功率最大，電水壺處于加熱狀態(tài)，加熱電阻R1的阻值：；

（3）水的質(zhì)量為：m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg，

在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃，則水吸收的熱量為：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×1kg×（100℃-25℃）=3.15×105J，

這次燒水中消耗的電能：，

此過(guò)程中電水壺的加熱效率：；

（4）在家庭電路中，各用電器并聯(lián)后再與干路的輸電線串聯(lián)，在用電高峰時(shí)，接入電路的用電器變多，由并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，并聯(lián)后的總電阻變小，干路中的電流變大，輸電導(dǎo)線有一定的電阻，由U線=IR線可知，干路電流增大時(shí)，輸電導(dǎo)線分壓增大，使得用電器的實(shí)際電壓低于額定電壓，在電阻一定時(shí)，其實(shí)際功率也將低于額定功率，加熱時(shí)間會(huì)增加。