Question

生活在高原的人们常用高压锅煮食物，这是由于高原地区的大气压较________．以下是电压力锅和它的工作电路图，R₁为工作时的加热电阻，标有额定功率为800W．R₂为保温保压电阻，且R₂=2R₁，S₁为压力开关，当压强达到设定值时S₁会自动断开，S₂为限时开关，可以设定加热时间．求：
（1）当锅内气压为110千帕时，锅内气体对锅盖（400厘米²）的压力多大？
（2）正常工作时，R₁阻值多大？
（3）若用此电压力锅煮骨头汤，S₂限时60分钟．S₁、S₂同时闭合，工作30分钟后，S₁达到限压值断开，S₁闭合至限时结束．此过程中共消耗多少电能？

Answer 1

解；因为地球周围的大气层分布很不均匀，越到高空空气稀薄，空气密度较小，所以高原地区的大气压较低；
（1）F=pS=1.10×10⁵Pa×400×10^-4m²=4400N，
（2）R₁===60.5Ω；
（3）∵R₂=2R₁，
∴R₂=2R₁=2×60.5Ω=121Ω，
P₂===400W，
W₁=P₁t₁=800W×1800s=1.44×10⁶J，
W₂=P₂t₂=400W×3600s=1.44×10⁶J，
W=W₁+W₂=1.44×10⁶J+1.44×10⁶J=2.88×10⁶J．
答：（1）压力是4400N；
（2）R₁阻值为60.5Ω；
（3）共消耗2.88×10⁶J电能．
分析：根据越到高空空气稀薄，空气密度较小，可知高原地区的大气压情况；
（1）根据锅内气压P=110千帕，S=400厘米²利用压强公式变形F=pS即可求出锅内气体对锅盖的压力；
（2）根据高压锅的额定功率P=800W和额定电压U=220V，利用R=即可求出R₁阻值；
（3）先根据R₂=2R₁，求出R₂正常工作时的功率P₂，再根据电压力锅煮骨头汤，过程中共消耗电能为W₁+W₂．W₁=P₁t₁，W₂=P₂t₂，即可求出此过程中共消耗多少电能．
点评：此题涉及到的知识点较多，有一定的拔高难度，通过此类题目的练习，进一步学生提高分析问题和解决问题的综合能力，又增强了学生收集信息与处理信息的能力．