Question

8．如圖1為某品牌飲水機(jī)．請問答下列問題：
（1）飲水機(jī)應(yīng)使用三孔插座（選填“兩孔”或“三孔”）；
（2）冬天，當(dāng)我們打開熱水開關(guān)接熱水時(shí)，常會看到附近有“白氣”冒出，這是水蒸氣遇冷液化成的小水珠；
（3）如圖2是飲水機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示為其工作原理電路圖，其中S是一個(gè)溫控開關(guān)，R₁為電加熱管，紅綠兩種不同顏色的指示燈．當(dāng)開關(guān)S與b接觸時(shí)，此時(shí)飲水機(jī)處于保溫（選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)，簡述理由：此時(shí)R₁、L_綠、R₂串聯(lián)，電路總電阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，功率最�。�
（4）飲水機(jī)銘牌如圖4，當(dāng)此飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，用時(shí)20min將裝滿熱膽容量的水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下從20℃加熱到沸騰，水吸收的熱量為1.68×10⁶J，消耗的電能為2.1×10⁶J，該飲水機(jī)的加熱效率為80%．

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一個(gè)孔是用來接地線的，三腳插頭中有一根導(dǎo)線要與用電器金屬外殼相連，目的就是為了防止觸電；
（2）物質(zhì)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫液化，液化放熱；
（3）由圖3可知，當(dāng)開關(guān)S與b接觸時(shí)，綠燈有電流通過，綠燈發(fā)光，此時(shí)R₁、L_綠、R₂串聯(lián)，電路中的電阻最大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路中的電功率最小，據(jù)此可判斷飲水機(jī)所處的狀態(tài)；
（4）根據(jù)水的密度和飲水機(jī)內(nèi)水的體積先計(jì)算出水的質(zhì)量，再根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）計(jì)算出水吸收的熱量，利用W=Pt求出消耗的電能，吸收的熱量與消耗電能的比值就等于飲水機(jī)的熱效率．

解答 解：（1）為了安全用電，大功率家用電器的電源插座都用三孔插座，三腳插頭的接地腳應(yīng)與用電器的金屬外殼相連通，這樣若金屬外殼的用電器外殼萬一帶電，電流會通過地線導(dǎo)入大地，防止造成觸電事故的發(fā)生；
（2）打開熱水開關(guān)接熱水時(shí)，常會看到附近有“白氣”冒出，這是水蒸氣遇冷液化成的小水珠；
（3）當(dāng)開關(guān)S與b接觸時(shí)，綠燈泡有電流通過，綠燈發(fā)光，此時(shí)R₁、L_綠、R₂串聯(lián)，電路總電阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，功率最小，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)；
（4）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-3m³=5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁶J，
消耗的電能：
W=Pt=1750W×20×60s=2.1×10⁶J，
飲水機(jī)的熱效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{2.1×1{0}^{6}J}$×100%=80%．
故答案為：（1）三孔；（2）水蒸氣遇冷液化成的小水珠；（3）保溫；此時(shí)R₁、L_綠、R₂串聯(lián)，電路總電阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，功率最��；
（4）1.68×10⁶J；2.1×10⁶J；80%．

點(diǎn)評 本題考查了安全用電、物體變化、電功率公式的應(yīng)用、密度公式、吸熱公式、電功公式和效果公式的應(yīng)用等，涉及的知識點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，對學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力要求較高．