如图所示是一种电压力锅简易原理图,A为密闭锅体,锅盖面积为400cm2.R1为工作时的加热电阻,L为指示灯,其电阻为20Ω,R2为保温电阻,S1为电源开关,S2为压力开关,闭合S1后,电路通过R1对电力压力锅加热,当锅内气体压强达到设定值时,水开始沸腾,锅底向下移动,压力开关与触点a断开,并与b点接通,起到控压控温的目的,此时保温电路的总功率为20W.
(1?)当锅内温度为120℃时,锅内气体对锅盖的压力是多少?
(2?)保温电阻R2的阻值多大?
(3?)把锅内质量为2kg,初温为20℃的水加热至沸腾至少需要多少时间?
表一?水的沸点T与气体压强p的关系
T/℃100105110112114116118120P/kPa101121143154163175187199表二?电压力锅的铭牌 额定电压加热功率压强设定值220V1000W101kPa
网友回答
解:(1)由表一知,当锅内温度为120℃时,锅内气体压强p=199kPa=1.99×105Pa,
∵p=,
∴锅内气体对锅盖的压力:
F=ps=1.99×105Pa×400×10-4m2=7960N;
(2)∵P=,
∴保温时电路总电阻:
R===2420Ω,
∵R=R2+RL,
∴R2=R-RL=2420Ω-20Ω=2400Ω;
(3)由表二知道锅内气体压强设定值p=101kPa、压力锅的功率为1000W,由表一可知此时锅内温度为100℃,
水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J,
由题知,压力锅消耗的电能:
W电=Pt=Q吸=6.72×105J,
∴需要时间:
t===672s=11.2min.
答:(1?)当锅内温度为120℃时,锅内气体对锅盖的压力是7960N;
(2?)保温电阻R2的阻值2400Ω;
(3)把锅内质量为2kg,初温为20℃的水加热至沸腾至少需要11.2min.
解析分析:(1)当锅内温度为120℃时,由表一得出锅内气体压强,知道锅盖面积,利用压强公式求锅内气体对锅盖的压力;
(2)保温时,指示灯和电阻R2串联接入电路,知道保温功率和电源电压,利用P=求电路总电阻,再根据串联电阻关系求R2的阻值;
(3)由表二知,锅内压强设定值p=101kPa,由表一可知锅内温度为100℃,知道水的质量、比热容和水的初温,利用Q吸=cm△t求水吸收的热量;而Q吸=W=Pt,知道加热功率,可求加热时间.
点评:本题为电学、力学和热学的综合题,要求灵活运用压强公式、电功率公式、吸热公式和串联电路的特点.