Question

（2013?山西）電壓力鍋是一種新型家用電器，集高壓鍋與電飯鍋優(yōu)點(diǎn)于一體，既安全又環(huán)保．圖是某型號(hào)電壓力鍋工作電路簡(jiǎn)圖，右表是其部分參數(shù)．其中R₁是主加熱器，R₂是保壓加熱器．  接通電路后，開(kāi)關(guān)s自動(dòng)與觸點(diǎn)a接通，開(kāi)始加熱．當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到105℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S自動(dòng)與a斷開(kāi)，并與觸點(diǎn)c接通，開(kāi)始保壓，此時(shí)鍋內(nèi)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．已知消耗的電能有90%被有效利用，水的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃）．求：

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

（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時(shí)的電流．
（2）電壓力鍋多少秒后開(kāi)始保壓？
（3）電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析：（1）加熱狀態(tài)時(shí)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(zhì)量，再根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水溫度達(dá)到105℃時(shí)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(shí)間開(kāi)始保壓；
（3）30min減去加熱到保溫的時(shí)間極為保溫時(shí)的時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出保溫時(shí)消耗的電能，然后加上加熱時(shí)消耗的電能即為電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能．

解答：解：（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時(shí)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=

P主加熱+P保壓加熱

U

=

800W+200W

220V

≈4.5A；
（2）根據(jù)ρ=

m

V

可得，水的質(zhì)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，
∵η=

Q吸

W

×100%=90%，
∴消耗的電能：
W_加熱=

Q吸

η

=

1.008×106J

90%

=1.12×10⁶J，
根據(jù)W=Pt，電壓力鍋加熱到開(kāi)始保壓的時(shí)間：
t_加熱=

W

P加熱

=

1.12×106J

1000W

=1120s；
（3）此30min內(nèi)保溫的時(shí)間：
t_保溫=t-t_加熱=30×60s-1120s=680s，
保溫時(shí)消耗的電能：
W_保溫=P_保溫t_保溫=200W×680s=1.36×10⁵J，
電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能：
W=W_加熱+W_保溫=1.12×10⁶J+1.36×10⁵J=1.256×10⁶J．
答：（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時(shí)的電流約為4.5A；
（2）電壓力鍋1120s后開(kāi)始保壓；
（3）電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能為1.256×10⁶J．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電功與熱量的綜合計(jì)算，涉及到密度公式、吸熱公式、電功公式和效率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道正常工作30min是指加熱時(shí)間和保壓時(shí)間的和．