Question

19．某款能瞬間加熱飲水的直飲機，可提供冷、溫、熱三種水，適用于學(xué)校、車站等公共場所．直飲機有5道過濾裝置除去水中雜質(zhì)，可直接飲用的冷水，熱水隨用隨開，它的銘牌如下表所示：
（1）若將直飲機接入220V的電路中，加熱器的實際功率是多少？（忽略溫度對電阻的影響）
（2）直飲機在額定電壓下工作時，若熱水的流量是5L/min，不及熱量流失，流過加熱器的水溫會升高多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]
（3）若想提高直飲機的加熱速度，把加熱器的功率提高到14kW，在原電路基礎(chǔ)上，應(yīng)怎樣改裝電路？通過計算說明．

額定電壓380V	加熱器額定功率12kW
凈重100kg	熱水流量4.2--5L/min
最大容積100L	開水溫度97--98℃

Answer 1

分析 （1）直飲機的銘牌信息可知直飲機的額定電壓及額定電流，則由功率公式可求得直飲機的電阻，再由功率公式可求得直飲機的實際功率．
（2）直飲機在額定電壓下工作時，根據(jù)W=Pt可求得消耗的電能，再利用W=Q=cm△t可求得水溫會升高度數(shù)．
（3）當并聯(lián)一個電阻時，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，加熱器的功率可以提高．

解答 解：（1）直飲機的額定電壓U₁=380V； 額定功率P₁=12kW=12000W；
則由功率公式可得：直飲機的電阻R=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{{（380V）}^{2}}{12000W}$=$\frac{361}{30}$Ω；
則當電壓為220V時，直飲機的實際功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（220V）^{2}}{\frac{361}{30}Ω}$≈4022W；
（2）W=Pt=1.2×10⁴×60s=7.2×10⁵J，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-3kg=5kg，
W=Q=cm△t，可得
△t=$\frac{Q}{cm}$=$\frac{7.2×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×5kg}$≈34.3℃，
（3）把加熱器的功率提高到14kW，應(yīng)并聯(lián)一個電阻，
R_并=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加}}$=$\frac{{（380V）}^{2}}{1.4×1{0}^{4}W-1.2×1{0}^{4}W}$=72.2Ω．
答：（1）若將直飲機接入220V的電路中，加熱器的實際功率是4022W；
（2）不及熱量流失，流過加熱器的水溫會升高34.3℃；
（3）在原電路基礎(chǔ)上，應(yīng)并聯(lián)一個72.2Ω的電阻．

點評 本題考查了學(xué)生對吸熱公式、電功率的公式的掌握和運用，要求靈活運用W=Pt計算用電器消耗電能，是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與生活實際相聯(lián)系，屬于中考常見題型．