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如图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...

如图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)当锅内气体压强为121kPa时,锅内气体对锅盖的压力是多大?
(2)保温电阻R2的阻值为多少?
(3)已知锅内水的质量为m、初温为T、比热容为c,为了求出电压力锅从开始加热到锅内气压达到设定值时的效率,只要测出闭合开关S1到电路中______的时间t,就可推导出效率的表达式η=______ (用已知量和所测得的量表示).
表一:水的沸点T与气体压强P的关系
T/℃100105110112114116118120
P/kPa101121143154163175187199
表二:电压力锅的铭牌
额定电压加热功率压强设定值
220V1000W175kPa


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(1)已知锅内气体压强,和锅盖面积,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=175kPa,由表一可知锅内温度为116℃,测出闭合开关S1到电路中指示灯亮的时间t,利用W=Pt求消耗的电能(总能量),利用Q吸=cm△t求水吸收的热量(有用能量),再利用效率公式求压力锅的热效率. 【解析】 (1)∵p=, ∴锅内气体对锅盖的压力: F=ps=121×103Pa×400×10-4m2=4840N; (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=175kPa、压力锅的功率为1000W,由表一可知此时锅内温度为116℃,测出闭合开关S1到电路中指示灯亮的时间t, 压力锅消耗的电能: W电=Pt=1000W×t, 水吸收的热量: Q吸=cm△t=cm(116℃-T), 压力锅的效率: η=×100%=×100%. 答:(1)当锅内气体压强为121kPa时,锅内气体对锅盖的压力是4840N; (2)保温电阻R2的阻值为2400Ω; (3)指示灯亮,×100%.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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