Question

3．如圖1所示是一款用電熱管加熱，用半導(dǎo)體元件致冷的新型家用、車載用電器．圖2是它的工作電路原理簡(jiǎn)圖，其中R₁為電熱管，PN為致冷元件，適配器可將220V的交流電變?yōu)?2V的直流電輸出，此用電器銘牌中的相關(guān)參數(shù)如下表所示．

名稱	×××冷熱箱
產(chǎn)品尺寸	30×29×32cm
額定電壓	交流220V	直流12V
R1的額定功率	55W
PN的額定電流		2A

（1）電熱管R₁是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，適配器“變交為直“這一功能在直流發(fā)電機(jī)中是通過換向器（填寫器件名稱）來(lái)實(shí)現(xiàn)．
（2）該冷熱箱在加熱狀態(tài)下工作時(shí)，電路中的電流為多大？電熱管R₁的電阻為多少？
（3）在致冷狀態(tài)下工作時(shí)，要使150g的可樂溫度降低8℃，則至少應(yīng)閉合開關(guān)S₂多長(zhǎng)時(shí)間？（已知：可樂的比熱容為3.8×10³J/kg•℃）

Answer 1

分析 （1）電熱管是利用電流熱效應(yīng)原理，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；換向器的作用就是將線圈中的交流電在輸出時(shí)變?yōu)橹绷麟姡?br />（2）根據(jù)P=UI求出在加熱狀態(tài)下工作時(shí)，電路中的電流；再根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電熱管R₁的電阻；
（3）根據(jù)Q=cm△t求出可樂放出的熱量，即為冷熱箱做的功，再根據(jù)W=UIt求出時(shí)間．

解答 解：（1）電熱管把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)原理來(lái)工作的；
在直流發(fā)電機(jī)中是通過換向器將線圈中的交流電在輸出時(shí)變?yōu)橹绷麟姡?br />（2）由P=UI得：
電路中的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{55W}{12V}$≈4.58A；
電熱管R₁的電阻R₁=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（12V）^{2}}{55W}$≈2.6Ω；
（3）可樂溫度降低8℃放出的熱量：
Q=cm△t=3.8×10³J/（kg•℃）×0.15kg×8℃=4.56×10³J，
在致冷狀態(tài)下工作時(shí)電流做的功W=Q=4.56×10³J，
由W=UIt得：
工作時(shí)間t=$\frac{W}{UI}$=$\frac{4.56×1{0}^{3}J}{12V×2A}$=190s．
答：（1）熱；換向器；
（2）電路中的電流為4.58A；電熱管R₁的電阻為2.6Ω；
（3）應(yīng)閉合開關(guān)S₂190s．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)電流熱效應(yīng)、換向器作用、功率、熱量、電功計(jì)算公式的理解和掌握，綜合性很強(qiáng)，注意變形公式的應(yīng)用．