Question

14．电压力锅是一种新型家用电器，集高压锅与电饭锅优点于一体，既安全有环保．如图是某型号电压力锅工作电路简图，表是其部分参数．接通电路后，开关S自动与触点a，b接通，开始加热．当锅内温度达到105℃时，开关S自动与a，b断开，并与触点c接通，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾．求：

××牌防触电型电压力锅（5L）
额定电压（V）	220
加热额定功率（W）	1000W
保压额定功率（W）	200W

（1）该电压力锅使用的插座应选用图乙中的三孔插座（选填“两孔插座”或“三孔插座”）；
（2）加热电阻R₁的阻值；
（3）现将3kg初温为25℃的水加入压力锅中，接通电路使其正常工作30min，已知加热时消耗的电能有84%被有效利用，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），电压力锅在此30min内消耗的电能．

Answer 1

分析 （1）三孔插座比两孔插座中多出的一个孔是用来接地线的，目的就是为了防止触电；
（2）由题意可知，开关S与触点a、b接通时，R₁与R₂并联，电饭锅处于加热状态；开关S自动与a、b断开并与触点c接通时，电路为R₂的简单电路，电饭锅处于保压状态；则加热功率减去保压状态的功率即为R₁消耗的电功率，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出加热电阻R₁的阻值；
（3）知道水的质量和比热容、初温，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，30min减去加热到保温的时间即为保温时的时间，根据W=Pt求出保温时消耗的电能，然后加上加热时消耗的电能即为电压力锅在此30min内消耗的电能．

解答 解：（1）该电压力锅应该选用三孔插座，是为了防止电热安全压力锅的金属外壳因漏电而发生触电事故，故使用比两孔插座中多出的一个接地孔的三孔插座；
（2）由题意可知，开关S与触点a、b接通时，R₁与R₂并联，电饭锅处于加热状态；
开关S自动与a、b断开并与触点c接通时，电路为R₂的简单电路，电饭锅处于保压状态；
则R₁消耗的电功率：
P₁=P_加热-P_保压=1000W-200W=800W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，加热电阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{800W}$=60.5Ω；
（3）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×3kg×（105℃-25℃）=1.008×10⁶J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的电能：
W_加热=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.008×1{0}^{6}J}{84%}$=1.2×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，电压力锅加热到开始保压的时间：
t_加热=$\frac{{W}_{加热}}{{P}_{加热}}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}J}{1000W}$=1200s；
此30min内保温的时间：
t_保温=t-t_加热=30×60s-1200s=600s，
保温时消耗的电能：
W_保温=P_保温t_保温=200W×600s=1.2×10⁵J，
电压力锅在此30min内消耗的电能：
W=W_加热+W_保温=1.2×10⁶J+1.2×10⁵J=1.32×10⁶J．
答：（1）三孔插座；
（2）加热电阻R₁的阻值为60.5Ω；
（3）电压力锅在此30min内消耗的电能为1.32×10⁶J．

点评 本题考查了电功与热量的综合计算，涉及到三孔插座的特点、吸热公式、电功公式和效率公式的应用，关键是知道正常工作30min是指加热时间和保压时间的和．