Question

8．如图是某型号电压力锅的工作电路简图．接通电源后，开关S自动闭合，开始加热．当锅内温度达到105℃时，开关S自动断开，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾，保压时额定功率为220W．把2.5kg初温为25℃的水加入电压力锅中，将它单独接入家庭电路，使其工作1min40s，观察到家中标有“220V3600imp/kW•h”字样的电能表指示灯闪烁84次．已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）．假设电能全部转化为内能．则
（1）电能表是测量电路消耗电能的装置；该电压力锅在保压状态时的额定电流为1A．
（2）加热状态时的实际功率．
（3）加热多少秒后开始保压？

Answer 1

分析 （1）电能表是测量消耗电能的仪表；已知保压功率，根据P=UI求出保压状态时电压力锅中的电流；
（2）根据电能表指示灯闪烁84次求得加热消耗的电能，然后利用P=$\frac{W}{t}$可求得加热状态时的实际功率；
（3）先根据密度公式求出水的质量，再根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水温度达到105℃时吸收的热量，利用效率公式求出消耗的电能，再根据W=Pt求出电压力锅多需要多少时间开始保压．

解答 解：
（1）电能表是测量电路消耗电能的装置；
已知保压时额定功率为220W，由P=UI可得保压电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{220W}{220V}$=1A；
（2）加热消耗的电能：
W=$\frac{84}{3600}$kW•h=8.4×10⁴J，
所以加热功率：
P_加热=$\frac{W}{t}$=$\frac{8.4×1{0}^{4}J}{100s}$=840W；
（3）水的质量2.5kg，初温为25℃，加热到保压状态时水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×（105℃-25℃）=8.4×10⁵J，
电能全部转化为内能，所以W=Q_吸，
由P=$\frac{W}{t}$可得加热需要时间：
t₁=$\frac{W}{{P}_{加热}}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{840W}$=1000s；
答：（1）消耗电能；1A．
（2）加热状态时的实际功率为840W．
（3）加热1000秒后开始保压．

点评 本题考查了电功与热量的综合计算，涉及到吸热公式、电功率公式的应用，还要会根据电能表参数计算消耗电能．