Question

3．电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，压力连续可调，其热效率高，安全又节能．其工作原理如图，A为密闭锅体，R₁，R₂分别是主加热器和保温加热器，L是保温状态的指示灯（电阻忽略不计），闭合开关S₁后，电路通过R₁对锅加热，当锅内水温达到105℃时，锅体向下移动，压力开关S₂与触点a断开，与触点b接通，电路通过R₂对其保温，求：
（1）当锅内水温达到105℃时，锅内的气压高于（选填“高于”或“低于”）一标准大气压；电加热器利用电流的热效应来工作．
（2）若使该型号压力锅保温时的额定功率变为60W，则需要给R₂并联一个1210Ω的电阻．
（3）电压力锅正常加热时，通过加热电阻R₁的电流是多大？
（4）若在用电高峰时，某同学将家里的其它用电器都关闭，他观察到电压力锅处于加热状态时，家里标有“3200imp/kW•h”字样的电能表指示灯在3min内闪烁160次，此时电路的实际电压是多大？

电压力锅
额定电压	220V
额定功率	加热	1210W
	保温	20W
电源频率	50Hz

Answer 1

分析 （1）①液体的沸点随着表面气压的增大而升高，随气压减小而降低，一标准大气压下水的沸点为100℃，据此进行解答；
②电流流过导体时要发热，把电能转换为内能的现象是电流的热效应；
（2）由题意可知压力锅保温时，电路为R₂的简单电路，由表格数据可知保温功率为20W，要使保温时的额定功率变为60W，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知总电阻的变化，然后判断连接方式，进一步根据电功率公式得出答案；
（3）由题意可知压力锅加热时电路为R₁的简单电路，由表格数据可知额定加热功率，根据P=UI求出电压力锅正常加热时通过加热电阻R₁的电流；
（4）根据欧姆定律求出R₁的阻值，利用“3200imp/kW•h表示电路中每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次”求出电能表指示灯闪烁了160次消耗的电能，根据W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出此时电路的实际电压．

解答 解：（1）①锅内水温达到105℃时，大于一标准大气压下水的沸点100℃，由液体的沸点随着表面气压的增大而升高可知，锅内的气压高于一标准大气压；
②电加热器利用电流的热效应来工作的；
（2）由题意可知压力锅保温时，电路为R₂的简单电路，
由表格数据可知保温功率P_保温=20W，要使保温时的额定功率变为P=60W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，应减小电路中的电阻，即并联一个电阻R₃，
因电路中的总功率等于各用电器功率之和，
所以，并联电阻R₃的电功率：
P₃=P-P_保温=60W-20W=40W，
则R₃=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{3}}$=$\frac{（220V）^{2}}{40W}$=1210Ω；
（3）由题意可知压力锅加热时，电路为R₁的简单电路，
由表格数据可知加热功率P_加热=1210W，
由P=UI可得，电压力锅正常加热时通过加热电阻R₁的电流：
I=$\frac{{P}_{加热}}{U}$=$\frac{1210W}{220V}$=5.5A；
（4）由I=$\frac{U}{R}$可得，通过加热电阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5.5A}$=40Ω，
因为电路中每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次，
所以，当指示灯闪烁160次时，消耗的电能：
W=$\frac{160}{3200}$kW•h=0.05kW•h=1.8×10⁵J，
由W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，此时电路的实际电压：
U_实=$\sqrt{\frac{W{R}_{1}}{t}}$=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{5}J×40Ω}{3×60s}}$=200V．
答：（1）高于；热；
（2）并；1210；
（3）电压力锅正常加热时，通过加热电阻R₁的电流是5.5A；
（4）此时电路的实际电压是200V．

点评 本题考查了沸点与大气压的关系、电流的热效应、电功率公式、电功公式、欧姆定律的应用等，涉及到的知识点较多，综合性强，有一定的难度．