Question

3．電壓力鍋結(jié)合了壓力鍋和電飯鍋的優(yōu)點(diǎn)，壓力連續(xù)可調(diào)，其熱效率高，安全又節(jié)能．其工作原理如圖，A為密閉鍋體，R₁，R₂分別是主加熱器和保溫加熱器，L是保溫狀態(tài)的指示燈（電阻忽略不計），閉合開關(guān)S₁后，電路通過R₁對鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時，鍋體向下移動，壓力開關(guān)S₂與觸點(diǎn)a斷開，與觸點(diǎn)b接通，電路通過R₂對其保溫，求：
（1）當(dāng)鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時，鍋內(nèi)的氣壓高于（選填“高于”或“低于”）一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；電加熱器利用電流的熱效應(yīng)來工作．
（2）若使該型號壓力鍋保溫時的額定功率變?yōu)?0W，則需要給R₂并聯(lián)一個1210Ω的電阻．
（3）電壓力鍋正常加熱時，通過加熱電阻R₁的電流是多大？
（4）若在用電高峰時，某同學(xué)將家里的其它用電器都關(guān)閉，他觀察到電壓力鍋處于加熱狀態(tài)時，家里標(biāo)有“3200imp/kW•h”字樣的電能表指示燈在3min內(nèi)閃爍160次，此時電路的實(shí)際電壓是多大？

電壓力鍋
額定電壓	220V
額定功率	加熱	1210W
	保溫	20W
電源頻率	50Hz

Answer 1

分析 （1）①液體的沸點(diǎn)隨著表面氣壓的增大而升高，隨氣壓減小而降低，一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，據(jù)此進(jìn)行解答；
②電流流過導(dǎo)體時要發(fā)熱，把電能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能的現(xiàn)象是電流的熱效應(yīng)；
（2）由題意可知壓力鍋保溫時，電路為R₂的簡單電路，由表格數(shù)據(jù)可知保溫功率為20W，要使保溫時的額定功率變?yōu)?0W，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知總電阻的變化，然后判斷連接方式，進(jìn)一步根據(jù)電功率公式得出答案；
（3）由題意可知壓力鍋加熱時電路為R₁的簡單電路，由表格數(shù)據(jù)可知額定加熱功率，根據(jù)P=UI求出電壓力鍋正常加熱時通過加熱電阻R₁的電流；
（4）根據(jù)歐姆定律求出R₁的阻值，利用“3200imp/kW•h表示電路中每消耗1kW•h的電能，指示燈閃爍3200次”求出電能表指示燈閃爍了160次消耗的電能，根據(jù)W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出此時電路的實(shí)際電壓．

解答 解：（1）①鍋內(nèi)水溫達(dá)到105℃時，大于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)100℃，由液體的沸點(diǎn)隨著表面氣壓的增大而升高可知，鍋內(nèi)的氣壓高于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；
②電加熱器利用電流的熱效應(yīng)來工作的；
（2）由題意可知壓力鍋保溫時，電路為R₂的簡單電路，
由表格數(shù)據(jù)可知保溫功率P_保溫=20W，要使保溫時的額定功率變?yōu)镻=60W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，應(yīng)減小電路中的電阻，即并聯(lián)一個電阻R₃，
因電路中的總功率等于各用電器功率之和，
所以，并聯(lián)電阻R₃的電功率：
P₃=P-P_保溫=60W-20W=40W，
則R₃=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{3}}$=$\frac{（220V）^{2}}{40W}$=1210Ω；
（3）由題意可知壓力鍋加熱時，電路為R₁的簡單電路，
由表格數(shù)據(jù)可知加熱功率P_加熱=1210W，
由P=UI可得，電壓力鍋正常加熱時通過加熱電阻R₁的電流：
I=$\frac{{P}_{加熱}}{U}$=$\frac{1210W}{220V}$=5.5A；
（4）由I=$\frac{U}{R}$可得，通過加熱電阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5.5A}$=40Ω，
因?yàn)殡娐分忻肯��?kW•h的電能，指示燈閃爍3200次，
所以，當(dāng)指示燈閃爍160次時，消耗的電能：
W=$\frac{160}{3200}$kW•h=0.05kW•h=1.8×10⁵J，
由W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，此時電路的實(shí)際電壓：
U_實(shí)=$\sqrt{\frac{W{R}_{1}}{t}}$=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{5}J×40Ω}{3×60s}}$=200V．
答：（1）高于；熱；
（2）并；1210；
（3）電壓力鍋正常加熱時，通過加熱電阻R₁的電流是5.5A；
（4）此時電路的實(shí)際電壓是200V．

點(diǎn)評 本題考查了沸點(diǎn)與大氣壓的關(guān)系、電流的熱效應(yīng)、電功率公式、電功公式、歐姆定律的應(yīng)用等，涉及到的知識點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，有一定的難度．