Question

【題目】如圖所示是某型號(hào)電壓力鍋工作電路簡圖，下表是其部分參數(shù)：

R1的阻值為110Ω。接通電路后，開關(guān)自動(dòng)與觸點(diǎn)ab接通，1檔加熱器開始加熱。當(dāng)鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度達(dá)到102℃時(shí)，開關(guān)自動(dòng)與ab斷開，與接觸點(diǎn)c接通，2檔加熱器工作，保持鍋內(nèi)溫度和壓強(qiáng)不變，進(jìn)入保壓狀態(tài)。先將質(zhì)量為2kg，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20min。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4.0×103J/（kg℃）。求：

（1）R2的阻值；

（2）電壓力鍋加熱多長時(shí)間后開始保壓；

（3）電壓力鍋這20min消耗的電能。

Answer 1

【答案】（1）440Ω （2）960s (3)554400J

【解析】（1）由題意可知，開關(guān)S與觸點(diǎn)a、b接通時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電飯鍋處于1檔加熱狀態(tài)；R1功率為，開關(guān)S自動(dòng)與a、b斷開并與觸點(diǎn)c接通時(shí)，電路為R2的簡單電路，電飯鍋處于2檔加熱狀態(tài)，
因電路的總功率等于各用電器功率之和，
所以，1檔加熱時(shí)，R2消耗的電功率：P2=P加熱1-P加熱2=550W-440W =110W，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由可得， R2的阻值分別為： ；
（2）當(dāng)鍋內(nèi)混合物質(zhì)溫度達(dá)到102℃時(shí)，開始保壓，
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： ；
（3）由于電壓力鍋正常工作時(shí)間為20min，所以電壓力鍋?zhàn)詈?min處于保壓狀態(tài)，
則前16分消耗的電能：W1=P加熱1t’=550W×16×60s=5.28×105J．

后4分消耗的電能：W2=P加熱2t″=110W×4×60s=2.64×104J．

20min消耗電能W=W1+W2=5.28×105J+2.64×104J=5.544×105J
答：（1）R2的阻值為440Ω；
（2）電壓力鍋加熱16min后開始保壓；
（3）電壓力鍋20min內(nèi)消耗的電能為5.544×105J．