Question

（2013?山西）電壓力鍋是一種新型家用電器，集高壓鍋與電飯鍋優點于一體，既安全又環保．圖是某型號電壓力鍋工作電路簡圖，右表是其部分參數．其中R₁是主加熱器，R₂是保壓加熱器．  接通電路后，開關s自動與觸點a接通，開始加熱．當鍋內溫度達到105℃時，開關S自動與a斷開，并與觸點c接通，開始保壓，此時鍋內水溫不變，且未沸騰．現將3L初溫為25℃的水加入壓力鍋中，接通電路使其正常工作30min．已知消耗的電能有90%被有效利用，水的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃）．求：

額定電壓（V）	220
主加熱器額定功率（W）	800
保壓加熱器額定功率（W）	200
保壓溫度（℃）	105
最大容積（L）	5

（1）電壓力鍋在加熱狀態時的電流．
（2）電壓力鍋多少秒后開始保壓？
（3）電壓力鍋在此30min內消耗的電能．

Answer 1

分析：（1）加熱狀態時的功率等于主加熱器額定功率和保壓加熱器額定功率之和，根據P=UI求出電壓力鍋中的電流；
（2）先根據密度公式求出水的質量，再根據Q_吸=cm（t-t₀）求出水溫度達到105℃時吸收的熱量，利用效率公式求出消耗的電能，再根據W=Pt求出電壓力鍋多需要多少時間開始保壓；
（3）30min減去加熱到保溫的時間極為保溫時的時間，根據W=Pt求出保溫時消耗的電能，然后加上加熱時消耗的電能即為電壓力鍋在此30min內消耗的電能．

解答：解：（1）電壓力鍋在加熱狀態時的功率P_主加熱=800W，P_保壓加熱=200W，
根據P=UI可得，電壓力鍋中的電流：
I=

P主加熱+P保壓加熱

U

=

800W+200W

220V

≈4.5A；
（2）根據ρ=

m

V

可得，水的質量：
m=ρV=1×10³kg/m³×3×10^-3m³=3kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×3kg×（105℃-25℃）=1.008×10⁶J，
∵η=

Q吸

W

×100%=90%，
∴消耗的電能：
W_加熱=

Q吸

η

=

1.008×106J

90%

=1.12×10⁶J，
根據W=Pt，電壓力鍋加熱到開始保壓的時間：
t_加熱=

W

P加熱

=

1.12×106J

1000W

=1120s；
（3）此30min內保溫的時間：
t_保溫=t-t_加熱=30×60s-1120s=680s，
保溫時消耗的電能：
W_保溫=P_保溫t_保溫=200W×680s=1.36×10⁵J，
電壓力鍋在此30min內消耗的電能：
W=W_加熱+W_保溫=1.12×10⁶J+1.36×10⁵J=1.256×10⁶J．
答：（1）電壓力鍋在加熱狀態時的電流約為4.5A；
（2）電壓力鍋1120s后開始保壓；
（3）電壓力鍋在此30min內消耗的電能為1.256×10⁶J．

點評：本題考查了電功與熱量的綜合計算，涉及到密度公式、吸熱公式、電功公式和效率公式的應用，關鍵是知道正常工作30min是指加熱時間和保壓時間的和．