Question

11．如圖所示是某型號(hào)電壓力鍋工作電路簡(jiǎn)圖，下表是其部分參數(shù)．接通電路后，開(kāi)關(guān)S自動(dòng)與觸點(diǎn)a、b接通，1擋加熱器開(kāi)始加熱．當(dāng)鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度達(dá)到102℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S自動(dòng)與a、b斷開(kāi)，并與觸點(diǎn)c接通，2擋加熱器工作，此時(shí)鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度不變，保持鍋內(nèi)壓強(qiáng)不變，進(jìn)入保壓狀態(tài)．現(xiàn)將質(zhì)量為2.0kg，初溫為36℃的混合物質(zhì)放入壓力鍋中，接通電路使其正常工作18min．假設(shè)加熱器產(chǎn)生的熱量全部被混合物質(zhì)吸收，混合物質(zhì)的比熱容為c=4.0×10³J/（kg•℃）．求：

額定電壓/V	220
1擋加熱器額定功率/W	550
2擋加熱器額定功率/W	110
保壓溫度/℃	102
最大容積/dm3	3

（1）R₁、R₂的阻值；
（2）電壓力鍋加熱多長(zhǎng)時(shí)間后開(kāi)始保壓；
（3）電壓力鍋?zhàn)詈?min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)a、b接通時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，電飯鍋處于1檔加熱狀態(tài)，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₁的阻值；開(kāi)關(guān)S自動(dòng)與a、b斷開(kāi)并與觸點(diǎn)c接通時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，電飯鍋處于2檔加熱，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R₂的阻值；
（2）當(dāng)鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度達(dá)到102℃時(shí)開(kāi)始保壓，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出混合物質(zhì)吸收的熱量，加熱器產(chǎn)生的熱量全部被混合物質(zhì)吸收，根據(jù)Q=W=Pt求出從加熱到保壓的時(shí)間；
（3）先判斷出電壓力鍋?zhàn)詈?min所處的加熱狀態(tài)，根據(jù)Q=Pt求出消耗的電能．

解答 解：（1）由題意可知，開(kāi)關(guān)S與觸點(diǎn)a、b接通時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，電壓力鍋處于1檔加熱狀態(tài)，
由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{550W}$=88Ω，
開(kāi)關(guān)S自動(dòng)與a、b斷開(kāi)并與觸點(diǎn)c接通時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，電壓力鍋處于2檔加熱狀態(tài)，
電路中的總電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{110W}$=440Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R₂的阻值：
R₂=R-R₁=440Ω-88Ω=352Ω；
（2）當(dāng)鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度達(dá)到102℃時(shí)，開(kāi)始保壓，
則混合物質(zhì)溫度升高到102℃時(shí)所吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.0×10³J/（kg•℃）×2kg×（102℃-36℃）=5.28×10⁵J，
因加熱器產(chǎn)生的熱量全部被混合物質(zhì)吸收，
所以，由W=Q_吸=Pt可得，從加熱到保壓的時(shí)間：
t′=$\frac{{Q}_{吸}}{{P}_{加熱1}}$=$\frac{5.28×1{0}^{5}J}{550W}$=960s=16min；
（3）由于電壓力鍋正常工作時(shí)間為18min，所以電壓力鍋?zhàn)詈?min處于保壓狀態(tài)，
則消耗的電能：W=P_加熱2t″=110W×2×60s=1.32×10⁴J．
答：（1）R₁、R₂的阻值依次為88Ω、352Ω；
（2）電壓力鍋加熱16min后開(kāi)始保壓；
（3）電壓力鍋?zhàn)詈?min內(nèi)消耗的電能為1.32×10⁴J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和電功率公式、吸熱公式、電功公式的應(yīng)用，從題干和表格中獲取有用的信息是關(guān)鍵．