Question

如图所示是一种煲汤用的电热锅工作原理图，其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间，电热锅的部分参数如表所示．

容积	4.5L
额定电压	220V
保温功率	80V
加热功率	500W

（1）调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“______”时为保温挡．小明发现，当电热锅处于保温挡正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因可能是：______．
（2）该电热锅处于高温挡正常工作时，使3L的水温度升高54℃需要42min，那么电热锅的效率为多少？[C_水=4.2×10³J/（kg?℃），ρ_水=1×10³ kg/m³]
（3）某同学想测试一下铭牌标示的加热功率与实际使用时的功率是否相符，其操作与观察是：只让这台电热锅单独工作，并让它始终处在加热状态，用手表计时，结果10分钟电能表的转盘转了200转（该同学家中的电能表参数是3000r/kwh）．请根据该同学获得的数据，计算电热水器的实际功率．

Answer 1

解：（1）由图提供的信息知道R₁＞R₂，根据电功率公式P=可知，
当U不变时，电阻越小，功率越大，所以当开关连接触点3时，消耗的电功率最小，处于保温保温状态；
当电热锅处于保温档正常工作时，电流产生的热量不大于电热锅散失的热量，不能使水温升高，
所以不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾．
故答案为：3；产生的热量不大于散失的热量．
（2）水的体积v_水=3L=3×10^-3m³，
水的质量m_水=ρ_水v_水=1×10³kg/m³×3×10^-3m³=3kg，
水吸收的热量：Q_吸=c_水m_水△t=4.2×10³J/（kg?℃）×3kg×54℃=6.804×10⁵J，
加热功率P=500W，工作42min消耗电能：
W_电=Pt=500W×42×60s=1.26×10⁶J，
η=×100%=×100%≈54%．
答：电热锅的效率为54%．
（3）每消耗1KW?h的电能，电能表的转盘转3000转，
电能表的转盘转200转消耗的电能为：
W==0.067KW?h，时间t=10min=h，
电热锅的实际功率P_实==≈0.4KW=400W，
答：电热锅的实际功率是400W．
分析：（1）由电功率公式P=可知，电压不变的条件下，电阻越大，电功率越小，电功率小的时候处于保温状态，据此判断哪一个为保温档；当电热锅处于保温档正常工作时，此时的电功率较小，产生的热量不大于散失的热量，不能使水温升高，不能使水沸腾．
（2）电热锅处于高温档正常工作（高温加热）时，知道加热功率和加热时间，利用W=Pt求消耗的电能（总能量）；又知道水的质量、水温度的升高值，利用吸热公式求水吸收的热量（有用能量）；再利用效率公式求电热锅的效率．
（3）根据电能表转动情况求出电热锅消耗的电能，再由功率公式求出电热锅的实际功率．
点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，使学生觉得学了物理有用，加强安全意识，注意计算时的单位换算要正确．