Question

如图1为一款陶瓷电煎药壶，工作电路简化为如图2所示，它在工作时，有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程，若壶中药液的总质量为1.5 kg，且在正常工作电压下煎药时，药液的温度与工作时间的关系如图3所示：

（1）观察图象3可知：高火加热的过程中，电煎药壶在前半段比后半段时间的升温慢，请你分析原因______．保温时，S_a接1，S_b断开，则电阻R₁、R₂是______（“串联”、“并联”）接入电路工作．

（2）高火加热过程中，药液所吸收的热量是多少？[c_药液=4.2×10³J/(kg•℃)]

（3）如果高火加热过程中药液所吸收的热量由天然气燃烧提供，其中天然气完全燃烧放出能量的70%被药液吸收，则消耗了多少天然气？(天然气的热值4×10⁷J/m³)

（4）已知高火加热时，S_a接2，通过S_a的电流为2.3A，电阻R₂的阻值是440Ω，则R₁的电阻值是多少？

Answer

高火加热的过程中，电煎药壶在前半段需要把陶瓷部分也加热起来，损耗的热量较多，当加热到一定时间后，陶瓷部分的温度只需要维持而不再升高，热量损失变小； 串联

(2)5.04×105J；(3)0.018m3；(4)122Ω．

【解析】

(1)从电煎药壶通电加热时，前期热量的损耗部分进行分析即可；分析电路得出，当Sa接2同时Sb闭合、当Sa接2同时Sb断开、当Sa接1同时Sb断开的电路组成，确定相应的状态；

(2)分析图丙可知前、后半段药液温度升高的温度值，由得出1.5kg药液吸收的热量；

(3)根据可计算出总的热量，再利用公式计算出所消耗的天然气的体积；

(4)当Sa接2，同时Sb闭合时，电路中R1、R2并联，电路处于高火加热状态；首先根据欧姆定律求出R2所在支路的电流，根据并联电路的电流规律算出R1所在支路的电流，再根据欧姆定律求R1的阻值．

(1)[1]高火加热的过程中，电煎药壶在前半段需要把陶瓷部分也加热起来，所以损耗的热量较多，当加热到一定时间后，陶瓷部分的温度只需要维持而不再升高，热量损失变小，则药液升温变快；

[2]分析电路可知：当Sa接1，同时Sb断开时，电路中R1、R2串联，电路中电阻最大，由可知此时电功率较小，处于小功率保温状态；

(2)1.5kg药液所吸收的热量：

；

(3)根据可得，总的热量：

，

再根据公式可得，消耗的天然气的体积：

；

(4)当Sa接2，同时Sb闭合时，电路中R1、R2并联，电路处于高火加热状态；根据欧姆定律可知，R2所在支路的电流：

，

则R1所在支路的电流：

，

根据欧姆定律可知，R1的阻值：

．

答：(2)高火加热过程中，药液所吸收的热量是5.04×105J；(3)消耗天然气0.018m3；(4)R1的电阻值是122Ω．