Question

6．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．如圖所示是某型號(hào)電壓力鍋工作電路圖，如表是其部分參數(shù)．接通電路后，開關(guān)s自動(dòng)與觸點(diǎn)a、b接通，開始加熱．當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到105℃時(shí)，開關(guān)S自動(dòng)與a、b斷開，并與觸點(diǎn)c接通，開始保壓，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%被水吸收，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）．求：
（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時(shí)的電流．

額定電壓（V）	220
加熱額定功率（W）	1120
保壓額定功率（W）	250
保壓溫度（℃）	105
最大容積（L）	5

（2）電壓力鍋多少秒后開始保壓？
（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=$\frac{{P}_{保壓加熱}}{U}$=$\frac{250W}{220V}$≈1.14A；
（2）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$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=$\frac{{W}_{吸}}{W}$×100%=90%，
消耗的電能：
W_加熱=$\frac{{W}_{吸}}{η}$=$\frac{1.008×1{0}^{6}J}{90%}$=1.12×10⁶J，
根據(jù)W=Pt，電壓力鍋加熱到開始保壓的時(shí)間：
t_加熱=$\frac{W}{{P}_{加熱}}$=$\frac{1.12×1{0}^{6}J}{1120W+250W}$≈818s；
（3）此30min內(nèi)保溫的時(shí)間：
t_保溫=t-t_加熱=30×60s-1000s=982s，
保溫時(shí)消耗的電能：
W_保溫=P_保溫t_保溫=250W×982s=2.455×10⁵J，
電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能：
W=W_加熱+W_保溫=1.12×10⁶J+2.455×10⁵J=1.365×10⁶J．
答：（1）電壓力鍋在加熱狀態(tài)時(shí)的電流約為1.14A；
（2）電壓力鍋818s后開始保壓；
（3）電壓力鍋在此30min內(nèi)消耗的電能為1.365×10⁶J．

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．