Question

如图甲所示为一制胶厂熬胶时的电加热器的电路原理图，图乙为旋转开关的示意图，开关内有一块绝缘的圆盘，在圆盘的边缘有6个金属触点（在图乙中用“○”表示，“○”标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接），可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接．如旋钮上的箭头指向图中位置A时，金属滑片将1、2触点接通，同时另一端将3、4触点接通；如旋钮上的箭头指向图中位置B时，金属滑片将2、4触点接通，另一端没有与触点接触．圆盘边缘的1、2、3、4金属触点对应于甲图的1、2、3、4触点．用这个旋转开关可以实现加热状态的转换．图甲中R₁、R₂是两只阻值相同的电热丝．旋转开关在某一位置时对胶进行加热，使其升温；当胶的温度达到一定温度时，旋转开关转到另一位置改变其加热状态，使加热器产生的热量刚好补充向环境的散热，让胶保持在该恒温下加热一段时间，达到粘性最强．胶的比热容为3×10³J/．
（1）旋转开关在______位置时对胶进行加热，使其快速升温．当胶的温度达到一定温度时，旋转开关转到______位置时改变加热状态，使加热器产生的热量刚好补充向环境的散热，让胶保持在该恒温．（选填“A”或“B”）
（2）胶加热升温阶段，电热器的功率为1100W，则每根电热丝的阻值为多大？
（3）用该加热器使10kg 20℃的胶刚好加热到80℃时，用时30min，则加热器的效率为多少？
（4）加热到80℃时旋转开关转到另一位置改变其加热状态，加热器无论怎样加热，胶的温度始终保持不变，则胶每1min向环境散热为多少J？此时通过加热器的电流为多少A？

Answer

（1）由电路图可知，当旋转开关在A位置时，触点1与2、3与4接通，两电阻并联，此时电路的总功率最大，处于加热升温阶段；当旋转开关在B位置时，触点2与4接通，两电阻串联接入电路，电路总功率较小，处于保温状态；
（2）胶加热升温阶段，求出每根电阻丝的功率，然后由电功率的变形公式R=求出每根电阻丝的阻值．
（3）由热量公式Q=cm△t求出10kg 20℃的胶刚好加热到80℃时吸收的热量，然后由公式W=Pt求出加热器所做的功，
最后求出加热器的效率．
（4）胶处于保温阶段时，两电阻串联，由电功公式W=t求出胶每分钟向环境散失的热量，由欧姆定律求出此时通过加热器的电流．
【解析】
（1）由电路图可知，旋转开关在A位置时对胶进行加热，旋转开关转到B位置时，让胶保持在该恒温．
故答案为：A；B．
（2）加热升温阶段，旋转开关在A位置，此时两电阻并联，每根电热丝的功率为P==550W，
每根电热丝的阻值R1=R2===88Ω；
答：每根电热丝的阻值是88Ω．
（3）10kg、20℃的胶刚好加热到80℃时，吸收的热量
Q=cm△t=3×103J/（kg•℃）×10kg×（80℃-20℃）=1.8×106J，
加热器做的功W=Pt=1100W×30×60s=1.98×106J，
加热器的效率η=×100%=×100%=90.9%，
答：加热器的效率为90.9%．
（4）旋转开关在B位置时，两电热丝串联，胶的温度始终保持不变，
每分钟产生的热量Q=t=×60s=1.65×104J，
此时通过加热器的电流I===1.25A，
答：胶每分钟向环境散热为1.65×104J；此时通过加热器的电流为1.25A．