Question

如图所示是一种电压力锅简易原理图,A为密闭锅体,锅盖面积为400cm²。R₁为工作时的加热电阻,L为指示灯,其电阻为20Ω,R₂为保温电阻,S₁为电源开关,S₂为压力开关，闭合S₁后，电路通过R₁对电力压力锅加热，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，锅底向下移动，压力开关与触点a断开，并与 b点接通，起到控压控温的目的，此时保温电路的总功率为20W。

表一 水的沸点T与气体压强p 的关系
T/℃	100	105	110	112	114	116	118	120
p/kpa	101	121	143	154	163	175	187	199

 

表二 电压力锅的铭牌
额定电压	加热功率	压强设定值
220 V	1000W	175kpa

 
（1）当锅内121kpa时，锅内气体对锅盖的压力是多少？
（2）保温电阻R₂的阻值多大？
（3）已知锅内水的质量为m，初温为T₀、比热容为c，为了求出电压锅从开始加热到锅气压到设定值时的效率，只要测出闭合开关S₁到电路中        的时间为t，就可推导出效率的表达式η=           （用已知量表示）

Answer 1

（1）当锅内气体压强为121kPa时，锅内气体对锅盖的压力是4840N；
（2）保温电阻R₂的阻值为2400Ω；
（3）指示灯亮，

解析试题分析：（1）
∴锅内气体对锅盖的压力：
F=ps=121×10³Pa×400×10^-4m²=4840N；
（2）
∴保温时电路总电阻：

∵R=R₂+R_L，
∴R₂=R-R_L=2420Ω-20Ω=2400Ω；
（3）由表二知道锅内气体压强设定值p=175kPa、压力锅的功率为1000W，由表一可知此时锅内温度为116℃，测出闭合开关S₁到电路中指示灯亮的时间t，
压力锅消耗的电能：
W_电=Pt=1000W×t，
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=cm（116℃-T₀），
压力锅的效率：
答：（1）当锅内气体压强为121kPa时，锅内气体对锅盖的压力是4840N；
（2）保温电阻R₂的阻值为2400Ω；
（3）指示灯亮，
考点：压强、沸点与压强的关系、电功率、热量的计算
点评：本题为电学和力学综合题，要求灵活运用压强公式、电功率公式、吸热公式、效率公式．