Question

2．如圖是某型號(hào)電壓力鍋的工作電路簡(jiǎn)圖．接通電源后，開(kāi)關(guān)S自動(dòng)閉合，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)斷開(kāi)，開(kāi)始保壓，此時(shí)鍋內(nèi)水溫不變，且未沸騰，保壓時(shí)的額定功率為220W．把2.5L初溫為25℃的水加入電壓力鍋中，將它單獨(dú)接入家庭電路，使其工作1min40s，觀(guān)察到家中標(biāo)有“220V 3600imp/kW•h”字樣的電能表指示燈閃爍84次．已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．求：
（1）保壓狀態(tài)時(shí)的電流大�。�
（2）加熱狀態(tài)時(shí)的實(shí)際功率．
（3）加熱多少秒后開(kāi)始保壓？

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）根據(jù)電能表指示燈閃爍84次求得加熱消耗的電能，然后利用P=$\frac{W}{t}$可求得加熱狀態(tài)時(shí)的實(shí)際功率；
（3）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．

解答 解：（1）根據(jù)P=UI可得，保壓電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{220W}{220V}$=1A；
（2）加熱消耗的電能W=$\frac{84}{3600}$kW•h=8.4×10⁴J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{8.4×1{0}^{4}J}{100s}$=840W，
（3）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×2.5×10^-3m³=2.5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×（105℃-25℃）=8.4×10⁵J，
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得，需要時(shí)間：
t₁=$\frac{W}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{840W}$=1000s；
答：（1）保壓狀態(tài)時(shí)的電流大小為1A．
（2）加熱狀態(tài)時(shí)的實(shí)際功率為840W．
（3）加熱1000秒后開(kāi)始保壓．

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．