题目内容

11.电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点,它具有加热和自动保温的功能,图甲是某品牌电压力锅的简化电路图,S1为电源开关,S2位压力开关(自动转换加热与保温的状态),两工作电阻大小R1<R2.电压力锅的其他参数见铭牌,

 
电压力锅的铭牌
额定电压220V
加热功率1000W
保温功率100W
额定量5kg
气压设定值175kPa(千帕)
(1)当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾,此时,水的温度>(>/=/<)100℃,(1标准大气压约为1×105Pa)
(2)当电源开关S1闭合时,压力开关S2与触点a(a/b)接通,电压力锅处于加热状态,可以计算出保温电阻的大小为484Ω.
(3)图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系,阴影部分面积意义表示电压力锅加热10分钟消耗的电能(或加热10分钟电流所做的功),可以计算出它的大小为6×105J.
(4)在该电压力锅中装入额定容量60%初温为20℃的水,已知消耗的电能有84%被有效利用,求正常加热10min后,水温升高到多少℃?

分析 (1)液体的沸点跟气压有关,气压增大沸点升高,气压减小沸点降低;比较设定气压和大气压即可得出答案;
(2)根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,电压一定时,电路中的电阻越小,电功率越大;由R1<R2可知,当R1接入电路中时电压力锅处于加热状态;当R2接入电路中时电压力锅处于保温状态,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出保温电阻的大小;
(3)由乙图可知,横坐标表示加热时间,纵坐标表示电功率,根据W=Pt可知阴影部分面积表示的意思并计算大小;
(4)根据题意求出电压力锅中水的体积,根据密度公式求出加热水的质量,利用W=Pt求出消耗的电能,利用效率公式求出水吸收的热量,利用Q吸=cm(t2-t1)求出水温升高到的温度.

解答 解:
(1)电压力锅气压的设定值为175kPa=1.75×105Pa大于标准大气压1×105Pa,所以当电压力锅内的气压达到设定值水沸腾时,水的温度大于100℃;
(2)因R1<R2,且电源的电压一定,
所以,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知:
当电源开关S1闭合后,压力开关S2与触点a接通时,电路为R1的简单电路,电路中的电阻最小,压力锅处于加热状态;
当电源开关S1闭合后,压力开关S2与触点b接通时,电路为R2的简单电路,电路中的电阻最大,压力锅处于保温状态,
保温电阻R2的阻值为:
R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{(220V)^{2}}{100W}$=484Ω;
(3)由乙图可知,横坐标表示加热时间,纵坐标表示电功率,
由W=Pt可知,阴影部分面积表示电压力锅加热10min消耗的电能(或电功),
W=Pt=1000W×10×60s=6×105J.
(4)电压力锅中水的质量:
m水=60%V=60%×5kg=3kg,
正常加热10min消耗的电能:
W=P加热t′=1000W×10×60s=6×105J,
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得,水吸收的热量:
Q吸=Wη=6×105J×84%=5.04×105J,
由Q吸=cm(t2-t1)可得,水温升高到的温度:
t2=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$+t1=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/(kg•℃)×3kg}$+20℃=60℃.
故答案为:(1)>;
(2)a;484;
(3)电压力锅加热10分钟消耗的电能(或加热10分钟电流所做的功);6×105;
(4)正常加热10min后,水温升高到60℃.

点评 本题考查了沸腾与压强的关系、电功率公式、吸热公式、效率公式、密度公式的灵活应用,关键是明白图乙中横坐标和纵坐标的含义并利用电功率公式得出阴影部分面积表示的意思,计算过程要注意单位的换算.

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