Question

16．電力鍋集高壓鍋和電飯鍋的優(yōu)點(diǎn)于一體，既安全又節(jié)能．某型號(hào)電壓力鍋的額定電壓為220V，圖是其工作原理圖，R₁、R₂分別是主加熱器和保壓加熱器，R₁的額定功率為800W；L是用來指示電壓力鍋工作狀態(tài)的變色發(fā)光二極管，R₀是特殊電阻，其阻值隨鍋內(nèi)溫度變化而改變（L與R₀消耗的電能忽略不計(jì)）；開關(guān)S可與a、b、c三個(gè)觸點(diǎn)分別或某兩個(gè)同時(shí)閉合，從而達(dá)到加熱或保壓．（開關(guān)S只能左右移動(dòng)，不能旋轉(zhuǎn)）
（1）接通電路，開關(guān)S自動(dòng)與觸點(diǎn)a、b閉合，開始加熱，當(dāng)鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時(shí)，S自動(dòng)與其斷開，并與觸點(diǎn)c接通，開始保壓，此時(shí)鍋內(nèi)水溫不變，且未沸騰．
（2）在加熱狀態(tài)下，加熱器正常工作1h耗電1KWh，求R₂的阻值．
（3）用該壓力鍋對(duì)5L、20℃的水加熱，正常工作35min后，求水溫升高到多少攝氏度？已知消耗的電能有90%被有效利用，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）．

Answer 1

分析 （1）分析電路圖可知，開關(guān)S自動(dòng)與觸點(diǎn)a、b閉合，開始加熱，S自動(dòng)與a、b斷開，并與觸點(diǎn)c接通，開始保壓，此時(shí)鍋內(nèi)水溫不變；
（2）已知消耗的電能和時(shí)間，先根據(jù)公式W=Pt求出加熱器的電功率，再根據(jù)公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出R₂的阻值．
（3）已知消耗的電能有90%被有效利用，根據(jù)公式Q=ηPt可求水吸收的熱量，再利用公式Q=cm△t可求水升高的溫度．

解答 解：（1）接通電路，開關(guān)S自動(dòng)與觸點(diǎn)a、b閉合，開始加熱，當(dāng)鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時(shí)，S自動(dòng)與a、b斷開，并與觸點(diǎn)c接通，開始保壓，此時(shí)鍋內(nèi)水溫不變，且未沸騰．
（2）在加熱狀態(tài)下，加執(zhí)器電功率：
P₁=$\frac{{W}_{1}}{t}$=$\frac{1kW•h}{1h}$=1kW=1000W，
P₂=P_總-P₁=1000W-800W=200W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{200W}$=242Ω．
（3）假設(shè)電壓力鍋在35min內(nèi)一直處于加熱狀態(tài)，則水吸收的熱量：
Q_吸=η（P₁+P₂）t
Q_吸=90%×（800W+200W）×35×60s=1.89×10⁶J
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=c_水ρ_水V_水（t-t₀）
所以1.89×10⁶J=4.2×10³J/（kg•℃）×10³kg/m³×5×10^-3m³×（t-20℃）
解得：
t=110℃，
由于鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時(shí)，壓力鍋處于保壓狀態(tài)，溫度保持不變，所以吸熱后水溫升高到105℃．
故答案為：（1）a、b；c
（2）R₂的阻值為242Ω．
（3）水溫升高到105℃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電阻、電功率、吸收熱量和升高溫度的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，重點(diǎn)是對(duì)電路圖的分析，這也是本題的難點(diǎn)．