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是用來指示電壓力鍋保溫狀態(tài)的發(fā)光二極管（電阻忽略不計），S₁為電源開關．閉合開關S₁后，電路通過R₁對電壓力鍋加熱，當鍋內水溫達到105℃時，鍋體向下移動，壓力開關S₂與觸點a斷開，與b點接通，電路通過R₂對電壓力鍋保溫．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，通過加熱電阻R₁的電流是多大？
（2）電壓力鍋進入保溫狀態(tài)時，家庭電路電壓發(fā)生變化降為198V，此時保溫電阻R₂消耗的實際電功率是多大？
（3）用該電壓力鍋對2kg、20℃的水正常加熱到69.5℃，電壓力鍋加熱的時間是多少？已知消耗的電能有90%被用來給水加熱．水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）：

Answer 1

分析 （1）已知正常加熱時電壓力鍋的功率和電壓，根據(jù)P=UI求出通過加熱電阻R₁的電流；
（2）發(fā)光二極管電阻忽略不計時，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R₂消耗的實際功率；
（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電壓力鍋消耗的電能，再根據(jù)W=Pt求出加熱時間．

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，電路為R₁的簡單電路；
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，電路可視為R₂的簡單電路（二極管電阻不計）；
電壓力鍋的保溫電阻：R₂=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{20W}$=2420Ω，
當實際電壓為198V時，其實際功率為：P_實=$\frac{{U}_{實}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（198V）^{2}}{2420Ω}$=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，通過加熱電阻R₁的電流是5A；
（2）電壓力鍋進入保溫狀態(tài)時，家庭電路電壓發(fā)生變化降為198V，此時保溫電阻R₂消耗的實際電功率是16.2W；
（3）用該電壓力鍋對2kg、20℃的水正常加熱到69.5℃，電壓力鍋加熱的時間是420s．

點評 本題考查了電功與熱量的計算，涉及到吸熱公式、電功率公式和效率公式的靈活應用，會分析電飯鍋加熱時和保溫時的電路結構是解答本題的關鍵．