题目内容

3.如图甲所示的电压力锅,集压力锅、电饭锅的优点于一体,省时节电,热效率高.它的工作原理图如图乙.当闭合开关S2和S1,电压力锅处于加热状态,锅内物体被迅速加热,达到预定温度,开关S1自动断开电压力锅处于保温状态.若电压力锅保温时的电功率为400W,电阻R1的阻值为96.8Ω.
(1)电阻R2的阻值是多少?
(2)若锅中有质量为2kg的水,初温10℃,把这些水加热到110℃,至少需要消耗多少电能?
【已知消耗的电能有80%被水有效利用,水的比热容C水=4.2×103J/(kg•℃)】
(3)若电路的实际电压为198V,电压锅加热时的实际功率为多少?

分析 (1)由图当S1断开电压力锅处于保温状态,此时只有R2连入电路,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算R2的阻值;
(2)80%W=Q吸=cm△t,由此计算消耗电能;
(3)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算两电阻的实际功率从而得到电压锅加热时的实际功率.

解答 解:
(1)由图当S1断开电压力锅处于保温状态,此时只有R2连入电路,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得R2的阻值:
R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保}}$=$\frac{(220V)^{2}}{400W}$=121Ω;
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(110℃-10℃)=8.4×105J,
由80W=Q吸可得消耗的电能:
W=$\frac{{Q}_{吸}}{80%}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{0.8}$=1.05×106J;
(3)闭合开关S2和S1,电压力锅处于加热状态,
U实=U1=U2,
所以电压锅加热时的实际功率:
P实=P1+P2=$\frac{{U}_{实}2}{{R}_{1}}$+$\frac{{{U}_{实}}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{(198V)^{2}}{96.8Ω}$+$\frac{(198V)^{2}}{121Ω}$=405W+324W=729W.
答:(1)电阻R2的阻值是121Ω;
(2)若锅中有质量为2kg的水,初温10℃,把这些水加热到110℃,至少需要消耗1.05×106J电能;
(3)若电路的实际电压为198V,电压锅加热时的实际功率为729W.

点评 本题考查电功率、热量公式的灵活应用,关键是知道电压力锅在加热状态时R1、R2并联,同时工作.

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