Question

【題目】圖甲是某品牌電熱式家用煮茶器，圖乙為其簡化的電路原理圖，已知R1、R2均為電熱絲，R2阻值為60.5 Ω。煮茶器有“高溫擋”和“低溫擋”兩個擋位，低溫擋功率為605 W。現煮茶器內裝有初溫為15 ℃的1 L茶水，請完成下列問題：[當地氣壓為標準大氣壓，c茶水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ茶水＝1.0×103 kg/m3]

(1)煮茶器底座與桌面接觸部分由3個橡膠軟墊制成，是通過______________的方式增大摩擦，使底座穩固在桌面上。

(2)煮茶器工作時的最大加熱功率是______________。此時通過R1的電流是______________。

(3)煮茶器在高溫擋時，將茶水煮沸騰所需的時間是______________。（假設無能量損失，結果保留整數）

(4)在居民用電高峰時段，家庭電路中往往電壓偏低，使用煮茶器煮沸相同質量和初溫的水所用時間比平時長，請你運用所學知識解釋這一現象______________。

Answer 1

【答案】增大接觸面粗糙程度 605 W 2.75 A 254 s 詳見解析

【解析】

(1)[1]使用橡膠軟墊增加了底座與桌面的粗糙程度，在壓力一定時增大了摩擦力，使底座穩固在桌面上。

(2)[2][3]由圖乙可知，當S1、S2均閉合時，電阻R1、R2并聯，此時電路總電阻最小，根據P＝可知此時煮茶器處于高溫擋；當S1閉合，S2斷開時，只有電阻R1接入電路，此時電路總電阻最大，此時煮茶器處于低溫擋，故有P1＝P低溫＝605 W，煮茶器在家庭電路中工作時的最大加熱功率

P高溫＝P1＋P2＝P低溫＋＝605 W＋＝1 405 W

此時通過R1的電流

＝2.75 A

(3)[4]煮茶器內水的質量

m＝ρ茶水V＝1.0×103 kg/m3×1×10－3 m3＝1 kg

茶水吸收的熱量

Q吸＝c茶水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－15 ℃)＝3.57×105 J

由P＝可知，將茶水煮沸所用時間

≈254 s

(4)[5]用電高峰時段電網總功率變大，根據I＝可知電網導線中的電流變大，由于輸送線路上的電線電阻不變，則在電線電阻上占用的電壓會變大，每個家庭用戶分得的電壓會減小，根據P＝可知煮茶器消耗的功率變小，因此加熱時間比平時長。