Question

19．王聰是班里有名的“物理迷”，他愛觀察，勤思考．一天，媽媽到超市購買了一臺家用豆?jié){機(jī)，他仔細(xì)觀察了豆?jié){機(jī)的構(gòu)造、銘牌和制作豆?jié){的過程，發(fā)現(xiàn)其中用到了許多物理知識．

（1）機(jī)座底部安裝有三個(gè)小橡皮碗，相當(dāng)于“吸盤”，可以防止豆?jié){機(jī)在打漿時(shí)位置發(fā)生移動(dòng)．“吸盤”是利用大氣壓起固定作用的．
（2）豆?jié){機(jī)電源線的插頭有三個(gè)腳，如圖所示，其中稍長些的腳是把豆?jié){機(jī)的金屬部分與大地相連接．
（3）豆?jié){機(jī)的機(jī)頭主要由一個(gè)電熱器（電熱絲）和一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的打漿器構(gòu)成．制作豆?jié){的過程是先加熱，再打漿，再加熱煮熟，即加熱和打漿是交替進(jìn)行的．由此可知，豆?jié){機(jī)中的電動(dòng)機(jī)和電熱器的連接方式是并聯(lián)．
（4）豆?jié){機(jī)銘牌上的部分技術(shù)參數(shù)如表．豆?jié){機(jī)在額定電壓下打漿時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？

額定電壓	220V
額定頻率	50Hz
電動(dòng)機(jī)額定功率	200W
電熱器額定功率	800W

（5）王聰粗略想測算一下豆?jié){機(jī)電熱器的加熱效率大約是多少．于是，他把80g大豆和1520g清水放入豆?jié){機(jī)中，測出其初溫為20℃．豆?jié){機(jī)在額定電壓下工作，當(dāng)電熱器加熱的總時(shí)間約12min時(shí)豆?jié){沸騰，測其溫度為100℃．設(shè)豆?jié){的比熱容大約等于水的比熱容，請你幫他計(jì)算豆?jié){吸收了多少熱量？豆?jié){機(jī)電熱器的加熱效率大約是多少？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)把豆?jié){機(jī)放在平整的桌面上時(shí)，把橡皮碗內(nèi)的空氣排出，大氣壓將皮碗緊緊的壓在桌面上，防止豆?jié){機(jī)在打漿時(shí)位置發(fā)生移動(dòng)；
（2）稍長些的腳與豆?jié){機(jī)的金屬外殼相連，當(dāng)插入三孔插座時(shí)，就將豆?jié){機(jī)的金屬外殼與大地相連，以防觸電；
（3）串聯(lián)電路中各用電器相互影響，并聯(lián)電路中各用電器互不影響．
（4）由表格數(shù)據(jù)找出電動(dòng)機(jī)的額定電壓和額定功率，利用P=UI求電動(dòng)機(jī)工作的電流；
（5）先求出豆?jié){的質(zhì)量，知道豆?jié){的比熱容約等于水的比熱容，知道豆?jié){的初溫和末溫，利用Q_吸=cm（t₁-t₀）求吸收的熱量（有用能量）；利用W_電=Pt求消耗的電能（總能量），再利用效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{電}}$求電熱器的加熱效率．

解答 解：（1）“吸盤”在使用時(shí)需排出內(nèi)部的空氣，在大氣壓的作用下吸盤緊緊的壓在桌面上，所以“吸盤”是利用大氣壓起固定作用的；
（2）豆?jié){機(jī)電源線的插頭有三個(gè)腳，其中稍長些的腳是把豆?jié){機(jī)的金屬部分與大地相連接，以防觸電；
（3）豆?jié){機(jī)的加熱和打漿是交替進(jìn)行的，說明電熱器和電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)互不影響，因此它們是并聯(lián)連接的．
（4）由表格數(shù)據(jù)可知，電動(dòng)機(jī)額定功率P_電機(jī)=200W，
根據(jù)P=UI可得，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流：
I_電機(jī)=$\frac{{P}_{電機(jī)}}{{U}_{額}}$=$\frac{200W}{220V}$≈0.91A；
（5）由題意可知，豆?jié){的質(zhì)量：m=80g+1520g=1600g=1.6kg；
則豆?jié){吸收的熱量為：
Q_吸=cm（t₁-t₀）=4.2×10³J∕（kg•℃）×1.6kg×（100℃-20℃）=5.376×10⁵J；
由表格數(shù)據(jù)可知，電熱器的額定功率P=800W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，電熱器消耗的電能：
W_電=Pt=800W×12×60s=5.76×10⁵J，
電熱器的加熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{電}}$×100%=$\frac{5.376×1{0}^{5}J}{5.76×1{0}^{5}J}$×100%≈93.3%．
答：（1）大氣壓；
（2）大地；
（3）并聯(lián)；
（4）豆?jié){機(jī)在額定電壓下打漿時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流是0.91A；
（5）豆?jié){吸收了5.376×10⁵J的熱量，豆?jié){機(jī)電熱器的加熱效率大約是93.3%．

點(diǎn)評 本題是一道電力熱的綜合題，主要考查了大氣壓知識、安全用電知識、電路的串并聯(lián)的知識、熱量的計(jì)算、電功的計(jì)算、效率的計(jì)算，難點(diǎn)是對加熱效率的理解．