Question

11．電壓力鍋結(jié)合了壓力鍋和電飯鍋的優(yōu)點，它具有加熱和自動保溫的功能，圖甲是某品牌電壓力鍋的簡化電路圖，S₁為電源開關(guān)，S₂位壓力開關(guān)（自動轉(zhuǎn)換加熱與保溫的狀態(tài)），兩工作電阻大小R₁＜R₂．電壓力鍋的其他參數(shù)見銘牌，

 

電壓力鍋的銘牌
額定電壓	220V
加熱功率	1000W
保溫功率	100W
額定量	5kg
氣壓設(shè)定值	175kPa（千帕）

（1）當(dāng)電壓力鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到設(shè)定值時水沸騰，此時，水的溫度＞（＞/=/＜）100℃，（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約為1×10⁵Pa）
（2）當(dāng)電源開關(guān)S₁閉合時，壓力開關(guān)S₂與觸點a（a/b）接通，電壓力鍋處于加熱狀態(tài)，可以計算出保溫電阻的大小為484Ω．
（3）圖乙表示電壓力鍋工作時電功率與時間的關(guān)系，陰影部分面積意義表示電壓力鍋加熱10分鐘消耗的電能（或加熱10分鐘電流所做的功），可以計算出它的大小為6×10⁵J．
（4）在該電壓力鍋中裝入額定容量60%初溫為20℃的水，已知消耗的電能有84%被有效利用，求正常加熱10min后，水溫升高到多少℃？

Answer 1

分析 （1）液體的沸點跟氣壓有關(guān)，氣壓增大沸點升高，氣壓減小沸點降低；比較設(shè)定氣壓和大氣壓即可得出答案；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電壓一定時，電路中的電阻越小，電功率越大；由R₁＜R₂可知，當(dāng)R₁接入電路中時電壓力鍋處于加熱狀態(tài)；當(dāng)R₂接入電路中時電壓力鍋處于保溫狀態(tài)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出保溫電阻的大�。�
（3）由乙圖可知，橫坐標(biāo)表示加熱時間，縱坐標(biāo)表示電功率，根據(jù)W=Pt可知陰影部分面積表示的意思并計算大��；
（4）根據(jù)題意求出電壓力鍋中水的體積，根據(jù)密度公式求出加熱水的質(zhì)量，利用W=Pt求出消耗的電能，利用效率公式求出水吸收的熱量，利用Q_吸=cm（t₂-t₁）求出水溫升高到的溫度．

解答 解：
（1）電壓力鍋氣壓的設(shè)定值為175kPa=1.75×10⁵Pa大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1×10⁵Pa，所以當(dāng)電壓力鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到設(shè)定值水沸騰時，水的溫度大于100℃；
（2）因R₁＜R₂，且電源的電壓一定，
所以，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知：
當(dāng)電源開關(guān)S₁閉合后，壓力開關(guān)S₂與觸點a接通時，電路為R₁的簡單電路，電路中的電阻最小，壓力鍋處于加熱狀態(tài)；
當(dāng)電源開關(guān)S₁閉合后，壓力開關(guān)S₂與觸點b接通時，電路為R₂的簡單電路，電路中的電阻最大，壓力鍋處于保溫狀態(tài)，
保溫電阻R₂的阻值為：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{100W}$=484Ω；
（3）由乙圖可知，橫坐標(biāo)表示加熱時間，縱坐標(biāo)表示電功率，
由W=Pt可知，陰影部分面積表示電壓力鍋加熱10min消耗的電能（或電功），
W=Pt=1000W×10×60s=6×10⁵J．
（4）電壓力鍋中水的質(zhì)量：
m_水=60%V=60%×5kg=3kg，
正常加熱10min消耗的電能：
W=P_加熱t′=1000W×10×60s=6×10⁵J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，水吸收的熱量：
Q_吸=Wη=6×10⁵J×84%=5.04×10⁵J，
由Q_吸=cm（t₂-t₁）可得，水溫升高到的溫度：
t₂=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$+t₁=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×3kg}$+20℃=60℃．
故答案為：（1）＞；
（2）a；484；
（3）電壓力鍋加熱10分鐘消耗的電能（或加熱10分鐘電流所做的功）；6×10⁵；
（4）正常加熱10min后，水溫升高到60℃．

點評 本題考查了沸騰與壓強(qiáng)的關(guān)系、電功率公式、吸熱公式、效率公式、密度公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是明白圖乙中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義并利用電功率公式得出陰影部分面積表示的意思，計算過程要注意單位的換算．