Question

圖甲是內膽為鋁質材料的電飯鍋，內部電路如圖乙所示，R₁是加熱電阻，阻值為48.4Ω；R₂是限流電阻，阻值為484Ω。煮飯時，接通電源（220V50Hz），閉合手動開關S₁，電飯鍋處在加熱狀態。當鍋內食物溫度達到103℃時，開關S₁會自動斷開，斷開后若無外力作用則不會自動閉合，S₂是一個自動溫控開關，當鍋內食物溫度達到80℃時會自動斷開，溫度低于70℃時會自動閉合。（已知水的比熱容為4.2×10³J/(kg. ℃);查表可知鋁的熔點為660℃）
請解答下列問題：
（1）如果接通電源后沒有放入食物就閉合開關S1，電飯鍋　的內膽是否會熔化？為什么？
（2）在保溫和加熱兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比是多少？
（3）若在一個標準大氣壓下將溫度為20℃，質量為2.5kg的水燒開需要16min40s，求電飯鍋正常工作時電能轉化為內能的效率是多少？

Answer 1

（1）不會熔化；當鍋內溫度達到103℃時，開關S1會自動，而鋁的熔點為660℃，所以不會熔化。　　　1分　　（2）1：11　　2分　　（3）水吸收的熱量8.4×10⁵J　　1分　　電飯鍋消耗的電能10⁶J　　1分　　　　電能轉化為內能的效率84%　　1分

解析（1）不會熔化；當鍋內溫度達到103℃時，開關S₁會自動斷開，而鋁的熔點為660℃，所以不會熔化．　　
（2）在保溫和加熱兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比====．
答：在保溫和加熱兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比是1：11．
（3）水吸收的熱量Q=cm（t﹣t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）=8.4×10⁵J，
電飯鍋消耗的電能W=t=×1000s=10⁶J，
所以電能轉化為內能的效率為η===84%．
答：電能轉化為內能的效率為84%．
提示: 考查電功率、吸收熱量、消耗電能等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，要對物體的熔點有一定的了解，解題過程中還要注意單位的換算．