Question

15．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，既安全又環(huán)保．如圖所示是某型號電壓力鍋工作電路簡圖，表是其部分參數(shù)．其中R₁是主加熱器，R2是保壓加熱器．接通電路后，開關S自動與觸點a、b接通，開始加熱．當鍋內溫度達到105℃時，開關S自動與a、b斷開，并與觸點c接通，開始保壓，此時鍋內水溫不變，且未沸騰．現(xiàn)將3L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•℃）．

額定電壓（V）	220
主加熱器額定功率（W）	800
保壓加熱器額定功率（W）	200
保壓溫度（℃）	105
最大容積（L）	5

求：（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時的電流．
（2）電壓力鍋多少秒后開始保壓？

Answer 1

分析 （1）加熱狀態(tài)時的功率等于主加熱器額定功率和保壓加熱器額定功率之和，根據(jù)P=UI求出電壓力鍋中的電流；
（2）先根據(jù)密度公式求出水的質量，再根據(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．

解答 解：（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時的功率P_主加熱=800W，P_保壓加熱=200W，
根據(jù)P=UI可得，電壓力鍋中的電流：
I=$\frac{{P}_{主加熱}+{P}_{保壓加熱}}{U}$=$\frac{800W+200W}{220V}$≈4.5A；
（2）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質量：
m=ρV=1×10³kg/m³×3×10^-3m³=3kg，
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%=84%可知，消耗的電能：
W_加熱=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.008×1{0}^{6}J}{84%}$=1.2×10⁶J，
根據(jù)W=Pt，電壓力鍋加熱到開始保壓的時間：
t_加熱=$\frac{W}{{P}_{加熱}}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}J}{1000W}$=1200s；
答：（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時的電流為4.5A．
（2）電壓力鍋1200秒后開始保壓．

點評 本題考查了電功與熱量的綜合計算，涉及到密度公式、吸熱公式、電功公式和效率公式的應用，關鍵是知道正常工作30min是指加熱時間和保壓時間的和．