Question

18．如甲圖所示的電壓力鍋，集壓力鍋、電飯鍋的優(yōu)點(diǎn)于一體，省時(shí)節(jié)電，熱效率高．電壓力鍋工作原理如圖乙，已知R₂的電阻值為48.4Ω，單獨(dú)閉合開關(guān)S₁時(shí)，壓力鍋的功率為80W．

（1）單獨(dú)閉合開關(guān)S₁時(shí)，電壓力鍋處于保溫狀態(tài)（選填“保溫”或“加熱”）．
（2）R₁的電阻是多少？
（3）同時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂，電壓力鍋工作1min消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，單獨(dú)閉合開關(guān)S₁時(shí)電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，同時(shí)閉合S₁、S₂時(shí)R₁與R₂并聯(lián)，且兩電阻并聯(lián)時(shí)的總電阻小于任何一個(gè)分電阻，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電壓一定時(shí)，總電阻越小，總功率越大，電壓力鍋處于加熱狀態(tài)，否則為保溫狀態(tài)；
（2）單獨(dú)閉合開關(guān)S₁時(shí)，壓力鍋處于保溫狀態(tài)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₁的電阻；
（3）同時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出兩電阻的電功率，它們的功率之和即為加熱功率，根據(jù)W=UIt=Pt求出電壓力鍋工作1min消耗的電能．

解答 解：
（1）由電路圖可知，單獨(dú)閉合開關(guān)S₁時(shí)電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，同時(shí)閉合S₁、S₂時(shí)R₁與R₂并聯(lián)；
因并聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻倒數(shù)之和，且總電阻小于任何一個(gè)分電阻，
所以，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，單獨(dú)閉合開關(guān)S₁時(shí)，電路的總電阻最大，總功率最小，電壓力鍋處于保溫狀態(tài)；
同理可知，同時(shí)閉合S₁、S₂時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，電路的總電阻最小，總功率最大，電壓力鍋處于加熱狀態(tài)；
（2）單獨(dú)閉合開關(guān)S₁時(shí)，壓力鍋處于保溫狀態(tài)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R₁的電阻：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{80W}$=605Ω；
（3）同時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且電路的總功率等于各用電器功率之和，
所以，電壓力鍋的加熱功率：
P_加熱=P₁+P₂=P_保溫+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=80W+$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$=1080W，
電壓力鍋工作1min消耗的電能：
W=UIt=P_加熱t=1080W×60s=6.48×10⁴J．
答：（1）保溫；
（2）R₁的電阻是605Ω；
（3）同時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂，電壓力鍋工作1min消耗的電能6.48×10⁴J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓力鍋加熱狀態(tài)的判斷和電功率公式、電功公式的應(yīng)用，分清不同加熱狀態(tài)時(shí)電路的連接方式是關(guān)鍵．