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    5．如图甲所示为电影院门前常见的爆米花机，其内部简化电路如图乙所示．只闭合开关S1，开始加工爆米花，这时R1加热，电动机搅拌；只闭合开关S2，R2保温．已知开关S1、S2不能同时闭合；额定电压为220V，加工功率为240W，保温功率为22W，其中电动机功率为40W．【c玉米=1.2×103J/（kg•℃）】

    （1）加热过程中，主要通过热传递的方式使玉米粒的内能增加．玉米粒加热到一定程度会爆开，此时玉米的内能会减小．
    （2）R2的阻值是多少？只闭合开关S1时，通过R1的电流是多少？
    （3）将100g、初温为20℃的玉米加热到300℃，玉米吸收多少热量？该爆米花机至少需要工作多长时间？

    分析 （1）改变物体内能的方法：一是做功，二是热传递．对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，物体的内能减少；
    （2）由图和题意可知，保温时只有R2连入电路，知道保温功率，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求出R2的阻值；
    只闭合开关S1，R1和电动机并联，根据加工功率和电动机功率求出加热玉米的功率（即R1消耗的功率），利用P=UI求出通过R1的电流；
    （3）利用公式Q吸=cm（t-t0）即可求出玉米吸收的热量；当电流通过R1产生的热量全部被玉米吸收时，爆米花机的工作时间最短；则Q1=Q吸，由W1=P1t=Q1可得最短工作时间．

    解答 解：
    （1）在加热过程中，玉米粒从铁罐吸收热量，使玉米粒的温度升高、内能增大，所以是通过热传递的方式使玉米粒的内能增加；一段时间后，玉米粒内水分受热膨胀，对外壳做功，此时玉米的内能会减小．
    （2）由图和题意可知，保温时只有R2连入电路，
    由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R2的阻值：
    R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{（220V）^{2}}{22W}$=2200Ω；
    只闭合开关S1，R1和电动机并联；
    已知加工功率为240W（即R1和电动机的总功率），电动机功率为40W，
    所以，R1消耗的功率：P1=P加工-PM=240W-40W=200W；
    并联电路各支路两端电压相等，即U1=U=220V，
    由P=UI可得，通过R1的电流：
    I1=$\frac{{P}_{1}}{U}$=$\frac{200W}{220V}$≈0.91A；
    （3）玉米吸收的热量：
    Q吸=c玉米m（t-t0）=1.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（300℃-20℃）=3.36×104J；
    由题意可知，该过程在加工爆米花，当R1产生的热量全部被玉米吸收时，爆米花机的工作时间最短，
    则Q1=Q吸=3.36×104J，
    R1为纯电阻元件，则由W1=P1t′=Q1可得，最短工作时间：
    t′=$\frac{{W}_{1}}{{P}_{1}}$=$\frac{{Q}_{1}}{{P}_{1}}$=$\frac{3.36×1{0}^{4}J}{200W}$=168s．
    答：（1）做功；减小；
    （2）R2的阻值是；只闭合开关S1时，通过R1的电流是0.91A；
    （3）将100g、初温为20℃的玉米加热到300℃，玉米吸收的热量为3.36×104J；该爆米花机至少需要工作168s．

    点评 本题考查了并联电路的特点、电功率公式、吸热公式的综合应用，解题的关键之一是理解加工功率中包括电动机的功率，所以给玉米加热的功率等于加工功率减去电动机的功率；另外，还需知道：当R1产生的热量全部被玉米吸收时，爆米花机的工作时间最短．

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    （1）当开关S1、S2、S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量；
    （2）当开关S1、S2、S都闭合，电流表的示数为2A时，求R2消耗的电功率；
    （3）当开关S1、S2都断开，S闭合时，电流表的示数是1A，求滑动变阻器R2接入电路的阻值．

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