Question

如圖是一種煲湯用的電熱鍋工作原理圖，其中溫控器的作用是每當水沸騰后能自動斷電一段時間．電熱鍋的部分參數如下表所示．

容    積	4.5L
額定電壓	220V
保溫功率	80W
加熱功率	？W

（1）三腳插頭上標著E的導線和

電飯鍋的金屬外殼

相連，插座上相應的導線和

大地

相連．
（2）調節切換開關可以使電熱鍋處于“關、高溫、自動、保溫”四種工作狀態，則原理圖中的切換開關連接觸點“

3

”時為保溫檔．小明發現，當電熱鍋處于保溫檔正常工作時，不論加熱多長時間，都不能使鍋內的湯水沸騰，原因可能是

電熱鍋的發熱功率小于熱水的散熱功率

．
（3）該電熱鍋處于高溫檔正常工作時，電熱鍋的效率為90%求使滿鍋的水溫從15℃升高30℃需要多長時間？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]．

Answer 1

分析：（1）電飯鍋使用三腳插頭，E導線和電飯鍋的金屬外殼相連，插入插座時，與大地連接，當用電器漏電時，人接觸用電器，人被接地導線短路，即使接觸了漏電的用電器也不會發生觸電事故；
（2）由電功率公式P=

U2

R

可知，電壓不變的條件下，電阻越大，電功率越小，電功率小的時候處于保溫狀態，據此判斷哪一個為保溫檔；當電熱鍋處于保溫檔正常工作時，此時的電功率太小，產生的熱量小于散失的熱量，不能使水溫升高，不能使水沸騰；
（3）先根據功率計算公式求出電熱鍋的功率，然后利用熱量的計算公式求出水吸收的熱量，最后根據P=

W

t

的變形公式求出時間．

解答：解：（1）E導線和電飯鍋的金屬外殼相連，插入插座時，與大地連接；
（2）由圖提供的信息知道R₁＞R₂，根據電功率公式P=

U2

R

可知，當U不變時，電阻越小，功率越大，故當開關連接觸點3時，消耗的電功率最小，處于保溫保溫狀態；
當電熱鍋處于保溫檔正常工作時，不論加熱多長時間，都不能使鍋內的湯水沸騰，原因是電熱鍋的發熱功率小于熱水的散熱功率．
（3）電熱鍋處于高溫檔正常工作時的電功率為：
P=

U2

R

=

(220V)2

96.8Ω

=500W，
使滿鍋的水溫從15℃升高30℃吸收的熱量為：
Q_水吸=c_水m_水△t_水
=4.2×10³J/（kg?℃）×1.0×10³kg/m³×4.5×10^-3 m³×30℃
=5.76×10⁴J，
電熱鍋的加熱時間為：
t=

W×90%

P

=

5.76×104J×90%

500W

=1260s=21min．
故答案為：
（1）電飯鍋的金屬外殼，大地；
（2）3；電熱鍋的發熱功率小于熱水的散熱功率；
（3）使滿鍋的水溫從15℃升高30℃需要21分鐘．

點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題，與實際生活相聯系，使學生覺得學了物理有用，加強安全意識，注意計算時的單位換算要正確．