Question

2．電壓力鍋銘牌如下表所示．其工作原理如圖所示，A為密閉鍋體，R₁、R₂分別是主加熱器和保溫加熱器，L是用來(lái)指示電壓力鍋保溫狀態(tài)的發(fā)光二極管（電阻忽略不計(jì)），S₁為電源開(kāi)關(guān)．閉合開(kāi)關(guān)S₁后，電路通過(guò)R₁對(duì)電壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時(shí)，鍋體向下移動(dòng)，壓力開(kāi)關(guān)S₂與觸點(diǎn)a斷開(kāi)，與b點(diǎn)接通，電路通過(guò)R₂對(duì)電壓力鍋保溫．求：

美的電壓力鍋
額定電壓	220V
額定功率	加熱	1100W
	保溫	20W
電源頻率	50Hz

（1）電壓力鍋正常加熱工作時(shí)，通過(guò)加熱電阻R₁的電流是多大？
（2）電壓力鍋進(jìn)入保溫狀態(tài)時(shí)，家庭電路電壓發(fā)生變化降為198V，此時(shí)保溫電阻R₂消耗的實(shí)際電功率是多大？
（3）用該電壓力鍋對(duì)2kg、20℃的水正常加熱到69.5℃，電壓力鍋加熱的時(shí)間是多少？已知消耗的電能有90%被用來(lái)給水加熱．水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）：

Answer 1

分析 （1）已知正常加熱時(shí)電壓力鍋的功率和電壓，根據(jù)P=UI求出通過(guò)加熱電阻R₁的電流；
（2）發(fā)光二極管電阻忽略不計(jì)時(shí)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電阻R₂的電阻；再根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電壓為198V時(shí)R₂消耗的實(shí)際功率；
（3）根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量，根據(jù)題中的效率求出加熱時(shí)電壓力鍋消耗的電能，再根據(jù)W=Pt求出加熱時(shí)間．

解答 解：（1）由題意和電路圖可知，電壓力鍋處于加熱狀態(tài)時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路；
根據(jù)P_加熱=U_額I_加熱可得，電壓力鍋正常加熱時(shí)的電流：
I_加熱=$\frac{{P}_{加熱}}{{U}_{額}}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A；
（2）由題意和電路圖可知，電壓力鍋處于保溫狀態(tài)時(shí)，電路可視為R₂的簡(jiǎn)單電路（二極管電阻不計(jì)）；
電壓力鍋的保溫電阻：R₂=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{20W}$=2420Ω，
當(dāng)實(shí)際電壓為198V時(shí)，其實(shí)際功率為：P_實(shí)=$\frac{{U}_{實(shí)}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（198V）^{2}}{2420Ω}$=16.2W；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（69.5℃-20℃）=4.158×10⁵J；
由“消耗的電能有90%被用來(lái)給水加熱”可得：W_電×90%=Q_吸，
所以電壓力鍋消耗的電能：
W_電=$\frac{{Q}_{吸}}{90%}$=$\frac{4.158×1{0}^{5}J}{0.9}$=4.62×10⁵J；
根據(jù)W=Pt得加熱時(shí)間：
t=$\frac{{W}_{電}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{4.62×1{0}^{5}J}{1100W}$=420s．
答：（1）電壓力鍋正常加熱工作時(shí)，通過(guò)加熱電阻R₁的電流是5A；
（2）電壓力鍋進(jìn)入保溫狀態(tài)時(shí)，家庭電路電壓發(fā)生變化降為198V，此時(shí)保溫電阻R₂消耗的實(shí)際電功率是16.2W；
（3）用該電壓力鍋對(duì)2kg、20℃的水正常加熱到69.5℃，電壓力鍋加熱的時(shí)間是420s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功與熱量的計(jì)算，涉及到吸熱公式、電功率公式和效率公式的靈活應(yīng)用，會(huì)分析電飯鍋加熱時(shí)和保溫時(shí)的電路結(jié)構(gòu)是解答本題的關(guān)鍵．