Question

5．電壓力鍋結(jié)合了壓力鍋和電飯鍋的優(yōu)點，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S₂與觸點a接通，R₁工作；保溫時S₂與觸點b接通，R₂工作．電壓力鍋的其他參數(shù)見銘牌．

額定電壓	220V	額定容量	5L
加熱功率	1000W	氣壓設(shè)定值	175kPa（千帕）
保溫功率	100W	額定頻率	50Hz

（1）當(dāng)電壓力鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到設(shè)定值時水沸騰．此時，水的溫度＞100℃（選填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）計算保溫電阻R₂正常工作時的阻值．
（3）圖乙表示電壓力鍋工作時電功率與時間的關(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），并列式計算它的大�。�
（4）在該電壓力鍋中裝入額定容量60%初溫為20℃的水，已知消耗的電能有90%被有效利用，求正常加熱10min后，水溫升高到多少℃？

Answer 1

分析 （1）液體的沸點跟氣壓有關(guān)，氣壓增大沸點升高，氣壓減小沸點降低；比較設(shè)定氣壓和大氣壓即可得出答案；
（2）保溫時S₂與觸點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正常工作時的阻值；
（3）由乙圖可知，橫坐標(biāo)表示加熱時間，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算大�。�
（4）根據(jù)題意求出電壓力鍋中水的體積，根據(jù)密度公式求出加熱水的質(zhì)量，利用P=$\frac{W}{t}$求出消耗的電能，利用效率公式求出水吸收的熱量，利用Q_吸=cm（t₂-t₁）求出水溫升高到的溫度．

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)定值時水沸騰時，水的溫度大于100℃；
（2）保溫時S₂與觸點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=Pt=1000W×10×60s=6×10⁵J；
（4）電壓力鍋中水的體積：
V_水=60%V=60%×5L=3L=3dm³=3×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，加熱水的質(zhì)量：
m=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×3×10^-3m³=3kg，
由P=$\frac{W}{t}$可得，正常加熱10min消耗的電能：
W=P_加熱t′=1000W×10×60s=6×10⁵J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，水吸收的熱量：
Q_吸=Wη=6×10⁵J×90%=5.4×10⁵J，
由Q_吸=cm（t₂-t₁）可得，水溫升高到的溫度：
t₂=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$+t₁=$\frac{5.4×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×3kg}$+20℃≈62.9℃．
答：（1）＞；
（2）保溫電阻R₂正常工作時的阻值為484Ω；
（3）電壓力鍋加熱10min消耗的電能（或電功）；大小為6×10⁵J；
（4）水溫升高到62.9℃．

點評 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，計算過程要注意單位的換算．