Question

1．如圖甲所示，是某型號(hào)電壓力鍋簡(jiǎn)化的工作電路圖，R₀是阻值為484Ω的保溫電阻，R₁是規(guī)格為“220V 800W”的主加熱電阻，R₂是規(guī)格為“220V 200W”副加熱電阻．電壓力鍋煮飯分為“加熱升壓→保壓→保溫”三個(gè)階段，通過(guò)如圖乙所示的鍋內(nèi)工作壓強(qiáng)與時(shí)間“（P-t）”關(guān)系圖象可了解其工作過(guò)程：接通電源，啟動(dòng)智能控制開(kāi)關(guān)S，S自動(dòng)接到a，同時(shí)S₁自動(dòng)閉合，電壓力鍋進(jìn)入加熱升壓狀態(tài)；當(dāng)鍋內(nèi)工作壓強(qiáng)達(dá)80kPa時(shí)，S₁自動(dòng)斷開(kāi)，進(jìn)入保壓狀態(tài)，當(dāng)鍋內(nèi)工作壓強(qiáng)降至60kPa時(shí)，S₁又會(huì)自動(dòng)閉合；當(dāng)保壓狀態(tài)結(jié)束，飯就熟了，S自動(dòng)接到b，進(jìn)入保溫狀態(tài)．

（1）當(dāng)電壓力鍋處于保溫狀態(tài)時(shí)電功率最小，此時(shí)電流約為0.45A（保留兩位小數(shù)）
（2）電壓力鍋處于保壓狀態(tài)過(guò)程中，消耗的電能是多少？
（3）電壓力鍋處于保溫狀態(tài)時(shí)鍋內(nèi)溫度保持不變，處于升壓狀態(tài)時(shí)的散熱功率與保溫狀態(tài)相同，則電壓力鍋處于升壓狀態(tài)時(shí)的加熱效率是多少？

Answer 1

分析 （1）由題意可知，電壓力鍋進(jìn)入加熱升壓狀態(tài)時(shí)R₁與R₂并聯(lián)，保壓狀態(tài)為R₂的簡(jiǎn)單電路，保溫狀態(tài)為R₀的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出保溫狀態(tài)的功率，然后比較確定電壓力鍋的最小功率，利用P=UI求出此時(shí)的電流；
（2）電壓力鍋處于保壓狀態(tài)過(guò)程中，由圖乙可知R₁與R₂的工作時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出兩者消耗的電能，兩者之和即為此過(guò)程消耗的電能；
（3）處于升壓狀態(tài)時(shí)的散熱功率與保溫狀態(tài)相同，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{（{P}_{加熱}-{P}_{保溫}）t}{{P}_{加熱}t}$×100%=$\frac{{P}_{加熱}-{P}_{保溫}}{{P}_{加熱}}$×100%求出電壓力鍋處于升壓狀態(tài)時(shí)的加熱效率．

解答 解：（1）由題意可知，電壓力鍋進(jìn)入加熱升壓狀態(tài)時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，加熱時(shí)的功率P_加熱=P₁+P₂=800W+200W=1000W，
保壓狀態(tài)只有R₂工作時(shí)的功率P₂=200W，
保溫狀態(tài)為R₀的簡(jiǎn)單電路，保溫狀態(tài)的功率P_保溫=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（220V）^{2}}{484Ω}$=100W，
綜上可知，當(dāng)電壓力鍋處于保溫狀態(tài)時(shí)電功率最小，
由P=UI可得，此時(shí)電流I=$\frac{{P}_{0}}{U}$=$\frac{100W}{220V}$≈0.45A；
（2）電壓力鍋處于保壓狀態(tài)過(guò)程中，
由圖乙可知，R₁的工作時(shí)間t₁=6min=360s，R₂的工作時(shí)間t₂=12min=720s，
由P=$\frac{W}{t}$可得，此過(guò)程消耗的電能：
W_保壓=W₁+W₂=P₁t₁+P₂t₂=800W×360s+200W×720s=4.32×10⁵J；
（3）處于升壓狀態(tài)時(shí)的散熱功率與保溫狀態(tài)相同，則電壓力鍋處于升壓狀態(tài)時(shí)的加熱效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{（{P}_{加熱}-{P}_{保溫}）t}{{P}_{加熱}t}$×100%=$\frac{{P}_{加熱}-{P}_{保溫}}{{P}_{加熱}}$×100%=$\frac{1000W-100W}{1000W}$×100%=90%．
答：（1）保溫；0.45；
（2）電壓力鍋處于保壓狀態(tài)過(guò)程中，消耗的電能是4.32×10⁵J；
（3）電壓力鍋處于升壓狀態(tài)時(shí)的加熱效率是90%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、電功公式、效率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是電壓力鍋不同狀態(tài)時(shí)電路元件工作狀態(tài)的判斷以及從圖象中獲取有用的信息．