Question

【題目】如圖所示是某型號電壓力鍋工作電路簡圖，如表是其部分參數，接通電路后，開關S自動與觸點a、b接通，1檔加熱器開始加熱。當鍋內混合物質溫度達到102℃時，開關S自動與a、b斷開，與觸點c接通，2擋加熱器工作，保持鍋內溫度和壓強不變，進入保壓狀態。現將質量為2.0kg，初溫為36℃的混合物質放入壓力鍋中，接通電路使其正常工作20min，假設加熱器產生的熱量全部被混合物質吸收，混合物質的比熱c=4.0×103J/（kg℃）。

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

求：
①R1、R2的阻值；
②電壓力鍋加熱多少時間后開始保壓？
③電壓力鍋最后2min內消耗的電能。

Answer 1

【答案】解：①由題意可知，開關S與觸點a、b接通時，R1與R2并聯，電飯鍋處于1檔加熱狀態；開關S自動與a、b斷開并與觸點c接通時，電路為R2的簡單電路，電飯鍋處于2檔加熱狀態，因電路的總功率等于各用電器功率之和，
所以，1檔加熱時，R1消耗的電功率：P1=P加熱1﹣P加熱2=550W﹣110W=440W，
因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由P= 可得，R1、R2的阻值分別為：
R1= =110Ω，R2= =440Ω；
②當鍋內混合物質溫度達到102℃時，開始保壓，
則混合物質溫度升高到102℃時所吸收的熱量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.0×103J/（kg℃）×2kg×（102℃﹣36℃）=5.28×105J，
因加熱器產生的熱量全部被混合物質吸收，
所以，由W=Q吸=Pt可得，從加熱到保壓的時間：
t′= = =960s=16min；
③由于電壓力鍋正常工作時間為20min，所以電壓力鍋最后2min處于保壓狀態，
則消耗的電能：W=P加熱2t″=110W×2×60s=1.32×104J。
答：①R1、R2的阻值依次為110Ω、440Ω；②電壓力鍋加熱16min后開始保壓；③電壓力鍋最后2min內消耗的電能為1.32×104J。
【解析】①由題意可知，開關S與觸點a、b接通時，R1與R2并聯，電飯鍋處于1檔加熱狀態；開關S自動與a、b斷開并與觸點c接通時，電路為R2的簡單電路，電飯鍋處于2檔加熱；加熱功率減去保壓狀態的功率即為R1消耗的電功率，根據并聯電路的電壓特點和P= 求出R1、R2的阻值；②當鍋內混合物質溫度達到102℃時開始保壓，根據Q吸=cm（t﹣t0）求出混合物質吸收的熱量，加熱器產生的熱量全部被混合物質吸收，根據Q=W=Pt求出從加熱到保壓的時間；③先判斷出電壓力鍋最后2min所處的加熱狀態，根據Q=Pt求出消耗的電能。