9.按“十三五”規(guī)劃,我國在“十三五”期間要全面提高人民的生活水平和質(zhì)量.在某鄉(xiāng)鎮(zhèn)地處偏遠(yuǎn)的海拔高的山區(qū),食物的蒸煮影響著很多貧困家庭的生活.為此當(dāng)?shù)卣疄樵撪l(xiāng)鎮(zhèn)的貧困家庭統(tǒng)一購置了某品牌的電壓力鍋.小明家領(lǐng)到電壓力鍋后全家非常興奮,好學(xué)的他興奮之余想更多的了解電壓力鍋的知識(shí),于是到學(xué)校找到了老師,在老師的幫助下了解了電壓力鍋內(nèi)部的電路及電路的工作情況.圖甲所示是它的簡化電路圖.R1、R2是定值電阻,閉合開關(guān)S1,開關(guān)S2與觸點(diǎn)b接通,電壓力鍋處于加熱狀態(tài),此時(shí)電壓力鍋的功率P1=880W,通過R1的電流為I1,當(dāng)鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),S2自動(dòng)與觸點(diǎn)b斷開并與觸點(diǎn)a接通,S1仍閉合,電壓力鍋處于保壓狀態(tài),此時(shí)電壓力鍋的功率為P2,通過R2的電流為I2.圖乙是表示做好某次飯的過程中,電壓力鍋從加熱到保壓消耗的電功率與時(shí)間的關(guān)系.已知I1=4I2,求:
(1)電壓力鍋處于加熱狀態(tài)時(shí),通過電阻R1的電流.
(2)電壓力鍋?zhàn)鲆淮物埾牡碾娔躓.
(3)用電高峰期,電路的實(shí)際電壓為200V,電壓力鍋?zhàn)龊猛瑯右淮物,處于加熱過程實(shí)際需要的時(shí)間.(不考慮能量損失,結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)一位.)

分析 (1)閉合開關(guān)S1,開關(guān)S2與觸點(diǎn)b接通,電壓力鍋處于加熱狀態(tài),此時(shí)只有R1接入電路,由P=UI計(jì)算通過R1的電流I1
(2)S1閉合,S2與觸電a接通,電路中只有R2接入電路中,電壓力鍋處于保壓狀態(tài),通過R2的電流為I2,由I1=4I2計(jì)算出I2,由P=UI計(jì)算保壓狀態(tài)的功率P2;利用W=Pt即可求出做一次飯消耗的電能W;
(3)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算R1的電阻,再計(jì)算實(shí)際電壓為200V時(shí),加熱狀態(tài)的實(shí)際功率;根據(jù)同樣做好一次飯需要的熱量是相等的,由Q=W=Pt計(jì)算實(shí)際加熱時(shí)間.

解答 解:
(1)由題知,閉合開關(guān)S1,開關(guān)S2與觸點(diǎn)b接通,只有R1接入電路,電壓力鍋處于加熱狀態(tài),
根據(jù)P=UI可得,通過電阻R1的電流:
I1=$\frac{{P}_{1}}{U}$=$\frac{880W}{220V}$=4A;
(2)S1閉合,S2與觸電a接通,電路中只有R2接入電路中,電壓力鍋處于保壓狀態(tài),通過R2的電流為I2,
由題知,I1=4I2,所以:
I2=$\frac{1}{4}$I1=$\frac{1}{4}$×4A=1A,
保壓狀態(tài)的功率:P2=UI2=220V×1A=220W;
由圖象可知:t1=10min=600s,t2=20min-10min=10min=600s,
所以,做一次飯消耗的電能W=W1+W2=P1t1+P2t2=880W×600s+220W×600s=6.6×105J;
(3)220V加熱狀態(tài)下,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得:R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{(220V)^{2}}{880W}$=55Ω,
電路的實(shí)際電壓為200V,加熱狀態(tài)的實(shí)際功率:
P實(shí)=$\frac{{U}_{實(shí)}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{({200V)}^{2}}{55Ω}$≈727.3W,
不考慮能量損失,要把飯煮熟需要熱量相同,即:Q1=Q實(shí),
由Q=W=Pt有:P1t1=P實(shí)t實(shí),
所以t實(shí)=$\frac{{P}_{1}{t}_{1}}{{P}_{實(shí)}}$=$\frac{880W×600s}{727.3W}$≈726s.
答:(1)電壓力鍋處于加熱狀態(tài)時(shí),通過電阻R1的電流為4A.
(2)電壓力鍋?zhàn)鲆淮物埾牡碾娔躓為6.6×105J.
(3)用電高峰期,電路的試劑電壓為200V,電壓力鍋?zhàn)龊猛瑯右淮物,處于加熱過程實(shí)際需要726s.

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功、電熱的計(jì)算,正確分析電路在不同狀態(tài)下的連接方式是前提,還要知道做好同樣一次飯需要的熱量是相同的.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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桿高
(m)
自重
(kg)
踏板數(shù)量(個(gè))單個(gè)踏板面積
(m2
彈簧數(shù)量(根)適用范圍(kg)
1.102.5左、右各10.004130~100
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