Question

某一電飯鍋，內(nèi)部電路如圖所示。R₁是加熱電阻，阻值為48.4Ω；R₂是限流電阻，阻值為484Ω．煮飯時(shí)，接通電源（220V 50Hz）、閉合手動(dòng)開(kāi)關(guān)S₁，電飯鍋處在加熱狀態(tài)．當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到103℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S₁會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，斷開(kāi)后若無(wú)外力作用則不會(huì)自動(dòng)閉合。S₂是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)鍋內(nèi)食物溫度達(dá)到80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，溫度低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合．問(wèn)：
（1）若接通電源后沒(méi)有閉合開(kāi)關(guān)S₁，那么電飯鍋能將飯煮熟嗎?為什么?
（2）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下若用這種電飯鍋燒水，則開(kāi)關(guān)S₁的自動(dòng)斷電功能不起作用，這是為什么?
（3）在加熱和保溫兩種情況下，電飯鍋消耗的電功率之比是多少? 若電飯鍋電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率為84％，那么在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將溫度為20℃、質(zhì)量為2.5kg的水燒開(kāi)，至少需要多長(zhǎng)時(shí)間?

Answer 1

解：（1）不能，不閉合S₁，電飯鍋只能處在保溫狀態(tài)電飯鍋內(nèi)食物的溫度不超過(guò)80℃；
（2）在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，所以S₁自動(dòng)斷電功能不起作用；
（3）加熱和保溫電飯鍋消耗的電功率之比： P_加熱/P_保溫= （U²/R₁）/[U²/（R₁＋R₂）]=（R₁＋R₂）/R₁=（48.4Ω＋484Ω）/48.4Ω=11/1，
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將水燒開(kāi)須吸收的熱量為：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg·℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J，所以Q_放=Q_吸/η=8.4×10⁵J/84%=10⁶J，由Q_放=U²t /R₁得：需要時(shí)間：t= Q_放R₁/U²=10⁶J×48.4Ω/（220V）²=10³s。