Question

14．電壓力鍋是一種新型家用電器，集高壓鍋與電飯鍋優(yōu)點于一體，既安全有環(huán)保．如圖是某型號電壓力鍋工作電路簡圖，表是其部分參數(shù)．接通電路后，開關(guān)S自動與觸點a，b接通，開始加熱．當鍋內(nèi)溫度達到105℃時，開關(guān)S自動與a，b斷開，并與觸點c接通，開始保壓，此時鍋內(nèi)水溫不變，且未沸騰．求：

××牌防觸電型電壓力鍋（5L）
額定電壓（V）	220
加熱額定功率（W）	1000W
保壓額定功率（W）	200W

（1）該電壓力鍋使用的插座應(yīng)選用圖乙中的三孔插座（選填“兩孔插座”或“三孔插座”）；
（2）加熱電阻R₁的阻值；
（3）現(xiàn)將3kg初溫為25℃的水加入壓力鍋中，接通電路使其正常工作30min，已知加熱時消耗的電能有84%被有效利用，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）三孔插座比兩孔插座中多出的一個孔是用來接地線的，目的就是為了防止觸電；
（2）由題意可知，開關(guān)S與觸點a、b接通時，R₁與R₂并聯(lián)，電飯鍋處于加熱狀態(tài)；開關(guān)S自動與a、b斷開并與觸點c接通時，電路為R₂的簡單電路，電飯鍋處于保壓狀態(tài)；則加熱功率減去保壓狀態(tài)的功率即為R₁消耗的電功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出加熱電阻R₁的阻值；
（3）知道水的質(zhì)量和比熱容、初溫，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水溫度達到105℃時吸收的熱量，利用效率公式求出消耗的電能，再根據(jù)W=Pt求出電壓力鍋多需要多少時間開始保壓，30min減去加熱到保溫的時間即為保溫時的時間，根據(jù)W=Pt求出保溫時消耗的電能，然后加上加熱時消耗的電能即為電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能．

解答 解：（1）該電壓力鍋應(yīng)該選用三孔插座，是為了防止電熱安全壓力鍋的金屬外殼因漏電而發(fā)生觸電事故，故使用比兩孔插座中多出的一個接地孔的三孔插座；
（2）由題意可知，開關(guān)S與觸點a、b接通時，R₁與R₂并聯(lián)，電飯鍋處于加熱狀態(tài)；
開關(guān)S自動與a、b斷開并與觸點c接通時，電路為R₂的簡單電路，電飯鍋處于保壓狀態(tài)；
則R₁消耗的電功率：
P₁=P_加熱-P_保壓=1000W-200W=800W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，加熱電阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{800W}$=60.5Ω；
（3）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×3kg×（105℃-25℃）=1.008×10⁶J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的電能：
W_加熱=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.008×1{0}^{6}J}{84%}$=1.2×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，電壓力鍋加熱到開始保壓的時間：
t_加熱=$\frac{{W}_{加熱}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}J}{1000W}$=1200s；
此30min內(nèi)保溫的時間：
t_保溫=t-t_加熱=30×60s-1200s=600s，
保溫時消耗的電能：
W_保溫=P_保溫t_保溫=200W×600s=1.2×10⁵J，
電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能：
W=W_加熱+W_保溫=1.2×10⁶J+1.2×10⁵J=1.32×10⁶J．
答：（1）三孔插座；
（2）加熱電阻R₁的阻值為60.5Ω；
（3）電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能為1.32×10⁶J．

點評 本題考查了電功與熱量的綜合計算，涉及到三孔插座的特點、吸熱公式、電功公式和效率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道正常工作30min是指加熱時間和保壓時間的和．