Question

【題目】小夢(mèng)家新買(mǎi)了一個(gè)電飯鍋，如圖甲所示．通過(guò)查看說(shuō)明書(shū)，發(fā)現(xiàn)電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)的水燒干以前的加熱狀態(tài)，另一種是水燒干后的保溫狀態(tài)．圖乙是電飯鍋的電路圖，R1是電阻，R2是加熱用的電熱絲．
（1）自動(dòng)開(kāi)關(guān)S接通或斷開(kāi)時(shí)，電飯鍋分別處于哪種狀態(tài)？說(shuō)明理由．
（2）要使R2在保溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)下的 ，R1與R2應(yīng)滿足什么關(guān)系？
（3）冬天到了，小紅想為媽媽準(zhǔn)備泡腳水．由于水溫較低，小夢(mèng)先從盛有5kg水的桶中取出2kg水倒入電飯鍋中加熱4min后，將水倒回水桶中，攪拌均勻后，經(jīng)過(guò)測(cè)量桶中水溫升高了20℃（整個(gè)過(guò)程不計(jì)能量損失），請(qǐng)計(jì)算R2的阻值．

Answer 1

【答案】
（1）解：開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，電路為R2的簡(jiǎn)單電路，電路中的總電阻最小，由P= 可知，電路的總功率最大，電飯鍋處于加熱狀態(tài)；

開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路的總電阻最大，由P= 可知，電路的總功率最小，電飯鍋處于保溫狀態(tài)

（2）解：在保溫狀態(tài)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路中的電流：I保= ，

則R2在保溫狀態(tài)下的功率：P2保 =I保2R2=（ ）2R2，

在加熱狀態(tài)時(shí)，電路為R2的簡(jiǎn)單電路，則R2在加熱狀態(tài)下的功率：P2加= ；

已知R2在保溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)下的 ，

所以有：（ ）2R2= × ，

化簡(jiǎn)解得：R1=4R2

（3）解：根據(jù)題意可知，整個(gè)桶中的水溫與最初相比升高了20℃，

則水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×5kg×20℃=4.2×105J；

整個(gè)過(guò)程不計(jì)能量損失，則電飯鍋加熱時(shí)消耗的電能W=Q吸=4.2×105J；

根據(jù)W= t可得，R2的阻值：

R2= t= ×4×60s≈27.7Ω

【解析】（1）先分析自動(dòng)開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)時(shí)的電路結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)P= 進(jìn)行判斷；（2）根據(jù)R2在兩種狀態(tài)下功率的關(guān)系，利用電功率和歐姆定律的公式求出兩電阻間的關(guān)系；（3）根據(jù)Q吸=cm△t求出桶中水吸收的熱量，不計(jì)能量損失，根據(jù)W=Q吸以及W= t計(jì)算R2的阻值．