电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，它具有加热和自动保温的功能，图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，S1为电源开关，S2位压力开关（自动转换加热与保温的状态），两工作电阻大小

Question

电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，它具有加热和自动保温的功能，图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，S₁为电源开关，S₂位压力开关（自动转换加热与保温的状态），两工作电阻大小R₁<R₂．电压力锅的其他参数见铭牌，

 

电压力锅的铭牌
额定电压	220V
加热功率	1000W
保温功率	100W
额定量	5kg
气压设定值	175kPa（千帕）

（1）当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾，此时，水的温度___（>/=/<）100℃，（1标准大气压约为1×10⁵Pa）
（2）当电源开关S₁闭合时，压力开关S₂与触点___（a/b）接通，电压力锅处于加热状态，可以计算出保温电阻的大小为___Ω．
（3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系，阴影部分面积意义表示___，可以计算出它的大小为___J．
（4）在该电压力锅中装入额定容量60%初温为20℃的水，已知消耗的电能有84%被有效利用，求正常加热10min后，水温升高到多少℃？

Answer 1

（1）电压力锅气压的设定值为175kPa=1.75×10⁵Pa大于标准大气压1×10⁵Pa，所以当电压力锅内的气压达到设定值水沸腾时，水的温度大于100℃；
（2）因R₁2，且电源的电压一定，
所以，由P=(U2)/(R)可知：
当电源开关S₁闭合后，压力开关S₂与触点a接通时，电路为R₁的简单电路，电路中的电阻最小，压力锅处于加热状态；
当电源开关S₁闭合后，压力开关S₂与触点b接通时，电路为R₂的简单电路，电路中的电阻最大，压力锅处于保温状态，
保温电阻R₂的阻值为：
R₂=(U2)/(P保温)=((220V)2)/(100W)=484Ω；
（3）由乙图可知，横坐标表示加热时间，纵坐标表示电功率，
由W=Pt可知，阴影部分面积表示电压力锅加热10min消耗的电能（或电功），
W=Pt=1000W×10×60s=6×10⁵J．
（4）电压力锅中水的质量：
m_水=60%V=60%×5kg=3kg，
正常加热10min消耗的电能：
W=P_加热t′=1000W×10×60s=6×10⁵J，
由η=(Q吸)/(W)×100%可得，水吸收的热量：
Q_吸=Wη=6×10⁵J×84%=5.04×10⁵J，
由Q_吸=cm（t₂-t₁）可得，水温升高到的温度：
t₂=(Q吸)/(cm)+t₁=(5.04×105J)/(4.2×103J/(kg•℃)×3kg)+20℃=60℃．
故答案为：（1）>；
（2）a；484；
（3）电压力锅加热10分钟消耗的电能（或加热10分钟电流所做的功）；6×10⁵；
（4）正常加热10min后，水温升高到60℃．