Question

19．王聪是班里有名的“物理迷”，他爱观察，勤思考．一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的构造、铭牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多物理知识．

（1）机座底部安装有三个小橡皮碗，相当于“吸盘”，可以防止豆浆机在打浆时位置发生移动．“吸盘”是利用大气压起固定作用的．
（2）豆浆机电源线的插头有三个脚，如图所示，其中稍长些的脚是把豆浆机的金属部分与大地相连接．
（3）豆浆机的机头主要由一个电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆器构成．制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的．由此可知，豆浆机中的电动机和电热器的连接方式是并联．
（4）豆浆机铭牌上的部分技术参数如表．豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是多少？

额定电压	220V
额定频率	50Hz
电动机额定功率	200W
电热器额定功率	800W

（5）王聪粗略想测算一下豆浆机电热器的加热效率大约是多少．于是，他把80g大豆和1520g清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃．豆浆机在额定电压下工作，当电热器加热的总时间约12min时豆浆沸腾，测其温度为100℃．设豆浆的比热容大约等于水的比热容，请你帮他计算豆浆吸收了多少热量？豆浆机电热器的加热效率大约是多少？

Answer 1

分析 （1）当把豆浆机放在平整的桌面上时，把橡皮碗内的空气排出，大气压将皮碗紧紧的压在桌面上，防止豆浆机在打浆时位置发生移动；
（2）稍长些的脚与豆浆机的金属外壳相连，当插入三孔插座时，就将豆浆机的金属外壳与大地相连，以防触电；
（3）串联电路中各用电器相互影响，并联电路中各用电器互不影响．
（4）由表格数据找出电动机的额定电压和额定功率，利用P=UI求电动机工作的电流；
（5）先求出豆浆的质量，知道豆浆的比热容约等于水的比热容，知道豆浆的初温和末温，利用Q_吸=cm（t₁-t₀）求吸收的热量（有用能量）；利用W_电=Pt求消耗的电能（总能量），再利用效率公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{电}}$求电热器的加热效率．

解答 解：（1）“吸盘”在使用时需排出内部的空气，在大气压的作用下吸盘紧紧的压在桌面上，所以“吸盘”是利用大气压起固定作用的；
（2）豆浆机电源线的插头有三个脚，其中稍长些的脚是把豆浆机的金属部分与大地相连接，以防触电；
（3）豆浆机的加热和打浆是交替进行的，说明电热器和电动机在工作时互不影响，因此它们是并联连接的．
（4）由表格数据可知，电动机额定功率P_电机=200W，
根据P=UI可得，电动机正常工作时的电流：
I_电机=$\frac{{P}_{电机}}{{U}_{额}}$=$\frac{200W}{220V}$≈0.91A；
（5）由题意可知，豆浆的质量：m=80g+1520g=1600g=1.6kg；
则豆浆吸收的热量为：
Q_吸=cm（t₁-t₀）=4.2×10³J∕（kg•℃）×1.6kg×（100℃-20℃）=5.376×10⁵J；
由表格数据可知，电热器的额定功率P=800W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，电热器消耗的电能：
W_电=Pt=800W×12×60s=5.76×10⁵J，
电热器的加热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{电}}$×100%=$\frac{5.376×1{0}^{5}J}{5.76×1{0}^{5}J}$×100%≈93.3%．
答：（1）大气压；
（2）大地；
（3）并联；
（4）豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是0.91A；
（5）豆浆吸收了5.376×10⁵J的热量，豆浆机电热器的加热效率大约是93.3%．

点评 本题是一道电力热的综合题，主要考查了大气压知识、安全用电知识、电路的串并联的知识、热量的计算、电功的计算、效率的计算，难点是对加热效率的理解．