Question

2．如圖1所示是家庭中常用的電吹風（主要是由電動機和電熱絲組成的），當電動機單獨工作時吹出冷風，當電動機和電熱絲同時工作時吹出熱風．小明收集到某型號電吹風的相關信息如下表：

××電吹風   額定電壓 220V
電熱絲額定功率	400W	電動機額定功率	20W

（1）根據電吹風工作特點，圖2設計的三種電吹風電路圖符合實際情況都是丙．
（2）電熱絲的電阻是多少？
（3）經測試，該電吹風正常工作時吹出的空氣溫度升高了50℃，在150s內吹出的熱空氣質量為1kg，且具有機械能W_機械=5200J，此電吹風的工作效率是多少？【空氣的比熱容c_空氣=1.0×10³J/（kg•℃】

Answer 1

分析 （1）無論電熱絲是否工作，電動機必須先工作判斷符合實際情況的電路圖．
（2）根據題意可知電熱絲和電動機可以獨立工作、互不影響即為并聯，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電熱絲的電阻；
（3）根據Q=cm△t求出空氣吸收的熱量，然后加上空氣具有的機械能即為有用能量，電熱絲和電動機的總功率即為電吹風吹熱風時的功率，利用W=Pt求出消耗的電能，有用能量除以消耗的電能即為電吹風的能量轉化效率．

解答 解：
（1）無論電熱絲是否工作，電動機必須先工作，符合要求的只有丙，因為丙圖既能吹出冷風，又能吹出熱風，還可保證開關閉合時，電動機先工作，防止電熱絲單獨工作（或干燒）被燒毀；
（2）根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電熱絲的電阻：
R_絲=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{絲}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{440W}$=110Ω；
（3）空氣吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=1.0×10³J/（kg•℃）×1kg×50℃=50000J，
空氣獲得的有用能量：
W_有用=W_機械+Q_吸=5200J+50000J=55200J，
電吹風消耗的電能：
W=P_總t=（440W+20W）×150s=69000J，
電吹風的能量轉化效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{W}$×100%=$\frac{55200J}{69000J}$×100%=80%
答：（1）丙；
（2）電熱絲的電阻是110Ω；
（3）此電吹風的能量轉化效率是80%．

點評 本題考查了電功率公式、熱吸公式、電功公式和效率公式的靈活應用，關鍵是根據題意得出空氣吸收的熱量加上空氣具有的機械能即為有用能量以及知道無論電熱絲是否工作電動機必須先工作的特點．