Question

如图1为一款陶瓷电炖壶，工作电路简化为图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．已知正常工作时，高火加热功率为500W，文火萃取功率为100W．若壶中药液的总质量为1kg，且在额定电压下工作时，液体的温度与工作时间的关系图像如图3．

（1）观察图像中高火加热过程可知：电炖壶在前半段比后半段时间的加热效率________，上述高火加热过程中，1kg药液所吸收的热量是多少_________？[c _药液=4.2×10³J/（kg·℃）]

（2）分析电路可知：当 S_a接 2，同时 S_b________（选填“断开”或“闭合”）时，电路处于文火萃取阶段，电路中的电阻________在工作．

（3）已知电阻 R₂=484Ω，求 R₁的阻值是多少_______？电炖壶的额定保温功率是多少瓦 _________？ 提示：请按照计算题的要求）

Answer

低 3.36×105J 断开 R2 121Ω 80W

【解析】

(1)在高火加热的前后半段的时间里，功率是不变的，且时间也是相同的，由可知，在两段时间里消耗电能是相同的。由图3可知，在前半段的时间里药液升高的温度小，在后半段的时间里温度升高的大，而药液的质量和比热容是不变的，由可知，在前半段的时间里，药液吸收的热量少，由可知，前半段的加热效率比后半段的加热效率要低。

1kg药液所吸收的热量：

=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×(98℃−18℃)=3.36×105J

(2)分析电路可知，当Sa接2，同时Sb闭合时，电路中R1和R2并联，电路中的电阻是最小的，由可知，此时电功率是最大的，处于高火加热状态；当Sa接2，同时断开Sb时，电路中只有R2工作，电路中电阻较大，由可知，此时电功率较大，处于文火萃取状态；当Sa接1，同时断开Sb时，电路中R1和R2串联，电路中的电阻最大，由可知，此时电功率较小，处于小功率保温状态；所以要使电路处于文火萃取状态，应将Sa接2，同时Sb断开，这时电路中只有R2在工作。

(3)当Sa接2，同时Sb闭合时，电路中并联，电路中的电阻是最小的，由可知，此时电功率是最大的，处于高火加热状态，高火加热的电功率为；

根据前面的分析可知，P2=P文火=100W，所以

P1=P高火− P文火=400W

由可得

R1===121Ω

当Sa接1，同时断开Sb时，电路中R1和R2串联，电路中的电阻最大，由可知，此时电功率较小，处于小功率保温状态，保温功率为

==80W

答：(1) 前半段的加热效率比后半段的加热效率要低，1kg药液所吸收的热量为3.36×105J；

(2) 当Sa接2，同时Sb断开处于文火萃取状态，这时电路中只有R2在工作；

(3) R1的阻值是121Ω，保温功率为80W。