Question

【題目】電壓力鍋已經(jīng)成了家庭主要的廚具，它增大鍋內(nèi)壓力提高水的沸點(diǎn)，提升烹飪溫度.“區(qū)”式結(jié)構(gòu)的電壓力鍋是由中科院力學(xué)研究院的退休工程師王永光發(fā)明的，該物種壓力鍋采能夠提供多種烹飪功能---------保溫功能、稀飯、肉、骨等.不同功能對(duì)應(yīng)的發(fā)熱電功率不同.

（1）其簡(jiǎn)化電路如圖甲，其中R1為發(fā)熱電阻，R2為調(diào)控電阻，電源提供220W電壓，開關(guān)1、2、3……代表不同的功能開關(guān)，不需工作時(shí)，功能開關(guān)全部斷開，工作時(shí)功能開關(guān)一次只能閉合一個(gè)，不同的開關(guān)連在調(diào)控電阻的不同位置，處發(fā)熱電阻就會(huì)有不同的發(fā)熱功率.
i.三個(gè)開關(guān)，哪一個(gè)開關(guān)對(duì)應(yīng)保溫功能，哪個(gè)開關(guān)對(duì)應(yīng)發(fā)熱功率最大？
Ii.已知該電路圖對(duì)應(yīng)的最大加熱功率為P=968W．保溫功率為P2=400W試計(jì)算發(fā)熱電阻和調(diào)控電阻的阻值.
（2）其增大鍋內(nèi)壓力的原理可簡(jiǎn)化為圖乙，鍋體內(nèi)盛有水后（不能加滿），用帶有密封圈的鍋蓋將鍋體密封，鍋蓋中間有出氣孔，出氣孔上加一限壓閥.通電加熱，鍋內(nèi)的水蒸發(fā)后會(huì)增大鍋內(nèi)氣壓.限壓閥受到內(nèi)部氣體的壓力、自身的重力、外面的大氣壓力.已知出氣孔的橫截面積為2mm2 ， 出氣孔壁很薄，大氣壓強(qiáng)為1x105pa，鍋內(nèi)氣體能夠達(dá)到的最大壓強(qiáng)為1.8×105pa即.試求限壓閥的重力.

Answer 1

【答案】
（1）解：由 可知，電壓一定，電阻越大，電路的電功率越小.開關(guān)3閉合時(shí)，R2與R1串聯(lián)，電路的總電阻最大，由此可推斷，開關(guān)3對(duì)應(yīng)保溫功能；當(dāng)開關(guān)1閉合時(shí)，電路中只有電阻R1，因此開關(guān)1對(duì)應(yīng)發(fā)熱功率最大.

由 可得，電路最大功率P=968W時(shí)，電阻 ，

保溫時(shí)，R1和R2串聯(lián)，

，

所以R1=50Ω R2=R總-R1=121Ω-50Ω=71Ω.

答：開關(guān)3對(duì)應(yīng)保溫功能；開關(guān)1對(duì)應(yīng)最大加熱功率；發(fā)熱電阻為50Ω，調(diào)控電阻為71Ω.

（2）解：由題可知，限壓閥受豎直向下的重力G、鍋內(nèi)氣體向上的壓力F內(nèi)和鍋外大氣壓向下的壓力F外，則F外+G=F內(nèi)

P外s+G=p內(nèi)s

G =p內(nèi)s-p外s=(1.8×105Pa-1×105Pa)×2×10-6m2=0.16N

答：限壓閥的重力為0.16N.

【解析】本題考查學(xué)生對(duì)電功率及其變形式的理解和運(yùn)用和壓強(qiáng)的計(jì)算。（1）會(huì)靈活運(yùn)用P = U 2/ R這一公式，電壓一定，電阻越大，電路的電功率越小。（2）會(huì)對(duì)限壓閥進(jìn)行受力分析，限壓閥受豎直向下的重力G、鍋內(nèi)氣體向上的壓力F內(nèi)和鍋外大氣壓向下的壓力F外。
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，掌握壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa）．