Question

16．（電學(xué)問題）電壓力鍋結(jié)合了壓力鍋和電飯鍋的優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代人喜歡的廚房用具．圖甲是某品牌電壓力鍋的簡化電路圖，R₁為加熱電阻，R₂為保溫電阻，S₁為電源開關(guān)，S₂為壓力開關(guān)．加熱時(shí)S₂與觸點(diǎn)a接通，R₁工作；保溫時(shí)S₂與觸點(diǎn)b接通，R₂工作．電壓力鍋的其他參數(shù)見銘牌．

電壓力鍋的銘牌
額定電壓	220V
加熱功率	1000W
保溫功率	100W
氣壓設(shè)定值	175kPa

（1）當(dāng)電壓力鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)水沸騰．此時(shí)，水的溫度＞100℃（選填“”、“=”或“＜”）．
（2）計(jì)算保溫電阻R₂正常工作時(shí)的阻值．
（3）圖乙表示電壓力鍋工作時(shí)電功率與時(shí)間的關(guān)系．陰影部分面積表示電壓力鍋加熱10min消耗的電能（或電功），并列式計(jì)算它的大�。�
（4）用該電壓力鍋對(duì)2kg、20℃的水正常加熱到70℃，電壓力鍋加熱的時(shí)間是多少？已知消耗的電能有70%被用來給水加熱．水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）

Answer 1

分析 （1）液體的沸點(diǎn)跟氣壓有關(guān)，氣壓增大沸點(diǎn)升高，氣壓減小沸點(diǎn)降低；比較設(shè)定氣壓和大氣壓即可得出答案；
（2）保溫時(shí)S₂與觸點(diǎn)b接通，電路為R₂的簡單電路，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電阻R₂正常工作時(shí)的阻值；
（3）由乙圖可知，橫坐標(biāo)表示加熱時(shí)間，縱坐標(biāo)表示電功率，根據(jù)W=Pt可知陰影部分面積表示的意思并計(jì)算大��；
（4）利用Q_吸=cm（t₂-t₁）求出水吸收的熱量，再求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時(shí)間．

解答 解：（1）電壓力鍋氣壓的設(shè)定值為175kPa大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓100kPa，所以當(dāng)電壓力鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)水沸騰，水的溫度大于100℃；
（2）保溫時(shí)S₂與觸點(diǎn)b接通，電路為R₂的簡單電路，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電阻R₂正常工作時(shí)的阻值：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{100W}$=484Ω；
（3）由乙圖可知，橫坐標(biāo)表示加熱時(shí)間，縱坐標(biāo)表示電功率，
由W=Pt可知，陰影部分面積表示電壓力鍋加熱10min消耗的電能（或電功），
W=P_加熱t=1000W×10×60s=6×10⁵J；
（4）水吸收的熱量：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（70℃-20℃）=4.2×10⁵J，
由η=$\frac{Q}{W}$可得，給水加熱消耗的電能：
W=$\frac{Q}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{70%}$=6×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱時(shí)間：
t=$\frac{W}{{P}_{加熱}}$=$\frac{6×1{0}^{5}J}{1000W}$=600s．
答：（1）＞；
（2）保溫電阻R₂正常工作時(shí)的阻值為484Ω；
（3）電壓力鍋加熱10min消耗的電能（或電功）；大小為6×10⁵J；
（4）電壓力鍋加熱的時(shí)間是600s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了沸騰與壓強(qiáng)的關(guān)系、電功率公式、吸熱公式、效率公式、密度公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是明白圖乙中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義并利用電功率公式得出陰影部分面積表示的意思，計(jì)算過程要注意單位的換算．