Question

6．如圖為一款利用高溫水蒸氣燙衣服的便攜式掛燙機(jī)，它的正常工作電壓為220V，水箱裝水量最多0.3kg，加熱功率有大、小兩個檔位，設(shè)計師最初設(shè)計的內(nèi)部電路有如圖甲、乙兩種接法，其中電熱絲R₁=56Ω，R₂=44Ω．
（1）高溫水蒸氣熨燙衣服時，水蒸氣遇到衣服迅速液化成小水珠，放出熱量，將衣服熨平（填物態(tài)變化名稱）．
（2）如果選擇甲電路，電路中最大電流為5A；如果選擇乙電路，電路中最大電流為8.9A，由于兩個電路中所選熔斷器里的熔絲允許通過的最大電流為8.2A，故設(shè)計師最終選擇了甲電路．（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）
（3）甲這款掛燙機(jī)大檔位的加熱功率是1100W，小檔位的加熱功率是484W．
（4）若將水箱中0.22kg 的水從25℃加熱到100℃，掛燙機(jī)至少需要加熱時間是63s．[水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）水蒸氣遇冷時會發(fā)生液化現(xiàn)象，液化放熱；
（2）如果選擇甲電路，當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時，電路為R₂的簡單電路，此時的電路中的電流最大，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流；如果選擇乙電路，當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時，R₁、R₂并聯(lián)，此時電路中電流最大，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的最大電流；
（3）甲掛燙機(jī)大功率擋工作時，根據(jù)P=UI求出其功率；掛燙機(jī)小功率擋工作時，R₁、R₂串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出其功率；
（4）知道水的質(zhì)量和初溫、末溫以及比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，不考慮熱損失時，需要的加熱時間最短，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出所需的最短時間．

解答 解：（1）高溫水蒸氣熨燙衣服時，水蒸氣遇到衣服時迅速由氣態(tài)變成液態(tài)是液化現(xiàn)象，液化要放出大量的熱，從而將衣服熨平；
（2）如果選擇甲電路，當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時，電路為R₂的簡單電路，此時的電路中的電流最大，
則電路中的最大電流：
I_大=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{44Ω}$=5A；
如果選擇乙電路，當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時，R₁、R₂并聯(lián)，此時電路中電流最大，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且干路電流等于各支路電流之和，
所以，電路中的最大電流：
I_大′=I₁+I₂=$\frac{U}{{R}_{1}}$+$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{56Ω}$+$\frac{220V}{44Ω}$≈3.9A+5A=8.9A；
（3）甲掛燙機(jī)大功率擋工作時，電路中電流為5A，此時的功率：
P₁=UI_大=220V×5A=1100W；
掛燙機(jī)小功率擋工作時，R₁、R₂串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，此時的功率：
P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{56Ω+44Ω}$=484W；
（4）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.22kg×（100℃-25℃）=6.93×10⁴J，
不考慮熱損失時，需要的加熱時間最短，由P=$\frac{W}{t}$得，所需的最短時間：
t=$\frac{W}{{P}_{1}}$=$\frac{{Q}_{吸}}{{P}_{1}}$=$\frac{6.93×1{0}^{4}J}{1100W}$=63s．
故答案為：（1）液化；（2）5；8.9；（3）1100；484；（4）63．

點(diǎn)評 本題考查了物體的變化和串并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式、吸熱公式、電功公式的綜合應(yīng)用等，涉及到到的知識點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，有一定難度．